KAJIAN EFEK RESIDU AMELIORAN IN SITU BATU BARA BITUMINOUS DAN LAPISAN PENGOTORNYA TERHADAP
SIFAT FISIKA-KIMIA TANAH REKLAMASI TAMBANG BATU BARA DAN HASIL KEDELAI
TESIS
Karya Tulis Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister
Dari Universitas Jambi
Oleh:
KHAIRUL NIM: P2D219003
Program Studi Magister Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Jambi
Januari 2023
i TANDA PERSETUJUAN PEMBIMBING
Dengan ini, Pembimbing Tesis menyatakan bahwa tesis yang disusun oleh:
Nama : Khairul
Nomor Induk Mahasiswa : P2D219003
Program Studi : Magister Agroekoteknologi
Judul Tesis : Kajian Efek Residu Amelioran in Situ Batu bara Bituminous Dan Lapisan Pengotornya Terhadap Sifat Fisika-Kimia Tanah Reklamasi Tambang Batu bara Dan Hasil Kedelai
Telah layak dan memenuhi semua persyaratan administrasi akademik untuk ujian tesis sesuai dengan prosedur, ketentuan dan kelaziman yang berlaku.
Jambi, Januari 2023 Pembimbing Utama,
Dr. Ir. H. Ajidirman, MP NIP. 196512311990031019
Pembimbing Pendamping,
Dr. Ir. Hj. Sunarti, SP, MP, IPU NIP. 197312271999032003
v
HALAMAN PENGESAHAN
JUDUL TESIS : Kajian Efek Residu Amelioran in Situ Batu bara Bituminous Dan Lapisan Pengotornya Terhadap Sifat Fisika-Kimia Tanah Reklamasi Tambang Batu bara Dan Hasil Kedelai
NAMA : Khairul
NIM : P2D219003
FAKULTAS : Pertanian
PROGRAM STUDI : Magister Agroekoteknologi
TESIS
Karya Tulis Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister
Dari Universitas Jambi
Jambi, Januari 2023 Menyetujui,
Pembimbing Utama, Pembimbing Pendamping,
Dr. Ir. H. Ajidirman, MP Dr. Ir. Hj. Sunarti, SP, MP, IPU NIP. 196512311990031019 NIP. 197312271999032003
Mengetahui, Ketua Program Studi Magister Agroekoteknologi
Dr. Ir. Elis Kartika, M.Si NIP. 196311161989032001
vi ABSTRAK
Kajian Efek Residu Amelioran in Situ Batu bara Bituminous Dan Lapisan Pengotornya Terhadap Sifat Fisika-Kimia Tanah Reklamasi
Tambang Batu bara Dan Hasil Kedelai
Kata Kunci: Residu Amelioran, Batu bara Bituminous, Lapisan pengotor Batu bara, Sifat tanah reklamasi, Kedelai
Pemberian amelioran organik yang lambat melapuk ke dalam tanah diharapkan dapat berdampak jangka panjang untuk memperbaiki sifat fisik dan kimia tanah. Sumber karbon organik in situ yang mudah diperoleh pada lahan reklamasi tambang batu bara adalah batu bara itu sendiri dan lapisan pengotornya.
Karbon organik asal batu bara dan lapisan pengotornya adalah yang jenis lambat melapuk, sehingga residunya dapat bertahan lama di dalam tanah. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya terhadap perbaikan sifat fisik dan kimia tanah reklamasi tambang batu bara dan hasil kedelai. Penelitian dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 3 jenis perlakuan dan percobaan dalam pot. Perlakuan yang dicobakan adalah residu tahun pertama dari pemberian amelioran in situ, yakni: 1) Residu Kontrol (K0), 2) Residu Amelioran in situ batu bara bituminous bituminous (C) dan 3) Residu Amelioran Pengotor Batu bara (parting) (B). Batu bara dan pengotor (parting) batu bara keduanya diuji dengan 5 dosis yang masing-masing terdiri dari 5, 10, 15, 20 dan 25 ton/ha. Hasil penelitian menunjukkan bahwa residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous bituminous dan pengotor batu bara berpengaruh nyata terhadap beberapa sifat kimia tanah reklamasi tambang batu bara. Kedua jenis residu amelioran tersebut berpengaruh sangat nyata dalam meningkatkan C-organik, asam humat dan kandungan N total. Peningkatan C-organik tanah tertinggi oleh ameliorasi residu batu bara bituminous terjadi dosis 25 ton/ha (C5), sedangkan pada pengotor batu bara dosis 20 ton/ha (B4).
vii Abstract
Study of the Effects of Residue Amelioran in situ Bituminous Coal and Its Impurity Layer on the Physico-Chemical Properties of Soil
Reclamation of Coal Mines and Soybean yield
Keywords: Ameliorant Residue, Bituminous Coal, Coal Impurity layer, Properties of reclaimed soil, Soybean
The application of organic ameliorants that is slowly decompose is expected to have a long-term impact on improving the Physico-chemical properties of the soil. The source of in situ organic carbon that is easy to obtain on coal mine reclamation land is the coal itself and its impurity layers. Organic carbon from coal and its impurities (Parting) are slow to decompose, so the residue can last a long time in the soil. This study aims to examine the effect of the residue of first-year of ameliorant of coal and its impurity layer on the improvement of the physical and chemical properties of coal mine reclamation soil and soybean yields. The study was conducted using a randomized block design (RBD) with 3 types of treatment and experiments in pots. The treatments tested were residues from the first year of the administration of ameliorant in situ, namely: 1) Control (K0), 2) Bituminous coal ameliorant residue (C), and 3) Coal impurity ameliorant residue (parting) (B).
Both coal and coal impurities (parting) were tested with 5 doses each consisting of 5, 10, 15, 20, and 25 tons/ha. The results showed that the first-year residue of bituminous coal ameliorant and coal impurities significantly affected some of the chemical properties of coal mine reclamation soil. Both types of ameliorant residues had a very significant effect on increasing C-organic, humic acid, and total N content. The highest increase in soil organic C by amelioration of bituminous coal residues occurred at a dose of 25 tons/ha (C5), while for coal impurities the dose was 20 tons/ha (B4).
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis yang berjudul “Kajian Efek Residu Amelioran in Situ Batu bara Bituminous Dan Lapisan Pengotornya Terhadap Sifat Fisika-Kimia Tanah Reklamasi Tambang Batu bara Dan Hasil Kedelai”. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Universitas Jambi.
Penelitian Tesis ini mencoba meneliti seberapa lama pengaruh sisa pemberian amelioran asal batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya terhadap perbaikan sifat fisika dan kimia tanah, terutama peningkatan kandungan karbon organik tanah. Penelitian tesis saya ini dibimbing oleh Bapak Dr. Ir. H.
Ajidirman, MP sebagai pembimbing utama dan Ibu Dr. Hj. Sunarti, SP, MP, IPU sebagai pembimbing pendamping yang telah banyak membimbing serta memberikan arahan dengan penuh kesabaran hingga terselesaikannya penulisan Tesis ini.
Pada kesempatan ini tidak lupa pula pula penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak dan Ibu Dosen Program Studi Magister Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Jambi yang telah menyumbangkan ilmu yang sangat bermanfaat. Ucapan terima kasih kepada orang tua, istri, kakak, adik dan seluruh keluarga serta rekan-rekan kuliah yang memberikan motivasi selama proses penyusunan Tesis.
Penulis sangat menyadari bahwa dalam penyajian maupun penulisan tesis ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu segala kritik dan saran untuk kesempurnaan Tesis ini akan penulis terima dengan senang hati dan penuh rasa hormat. Penulis berharap semoga Tesis ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Jambi, Januari 2023 Penulis,
Khairul
ix DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN ... i
TANDA PERSETUJUAN PEMBIMBING ... ii
TANDA PERSETUJUAN AKHIR ... iii
TANDA PENGESAHAN TESIS ... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan dan Identifikasi Masalah ... 3
1.3. Tujuan Penelitian ... 4
1.4. Kegunaan Penelitian... 4
1.5. Kerangka Pemikiran ... 4
1.6. Hipotesis ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Karakteristik Batu bara sebagai Sumber Karbon Organik ... 6
2.2. Hasil Penelitian Tahun Pertama Pengujian Amelioran In Situ Batu bara dan Lapisan Pengotornya ... 8
2.3. Tanaman Kedelai ... 10
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu ... 12
3.2. Bahan dan Alat ... 12
3.3. Rancangan Percobaan ... 12
3.4. Pelaksanaan Penelitian ... 13
3.4.1. Persiapan Lahan ... 13
3.4.2. Penanaman dan Pemeliharaan ... 13
3.4.3. Pengumpulan Pengamatan Data ... 14
3.5. Data Penelitian ... 14
3.5.1. Tanaman ... 14
3.5.2. Variabel Sifat Fisika-Kimia Tanah ... 14
3.6. Analisis Statistik... 15
x BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Karakteistik Bahan Asal Amelioran yang Digunakan pada
Tahun Pertama ... 16
4.2. Sifat Fisika-Kimia Tanah Reklamasi Tambang Batu bara sebagai akibat dari Residu Amelioran In Situ Batu bara Bituminous dan Lapisan Pengotornya ... 16
4.2.1. Bulk Density Tanah ... 17
4.2.2. C-Organik ... 19
4.2.3. Kandungan Asam Humat Tanah ... 23
4.2.4. pH Tanah ... 26
4.2.5. Al-dd ... 28
4.2.6. N-Total ... 31
4.2.7. C/N ratio ... 33
4.3. Tinggi Tanaman Kedelai dan Hasil Kedelai Sebagai Akibat dari Residu Amelioran In Situ Batu Bara Bituminous dan Lapisan Pengotornya ... 36
4.3.1. Tinggi Tanaman Kedelai ... 36
4.3.2. Hasil Kedelai ... 39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 41
5.2. Saran ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
LAMPIRAN-LAMPIRAN ... 46
xi DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Variabel sifat fisika dan kimia tanah yang diamati dan prosedur
pengujian yang digunakan ... 15 Tabel 2 Karakteristik batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotor
batu bara yang digunakan sebagai perlakuan amelioran ... 16 Tabel 3 Rata-rata Bulk Density sebagai akibat dari residu tahun pertama
amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya ... 17 Tabel 4 Rata-rata C-organik sebagai akibat dari residu tahun pertama
amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya ... 20 Tabel 5 Rata-rata kandungan asam humat tanah sebagai akibat dari residu
tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya ... 23 Tabel 6 Rata-rata pH tanah sebagai akibat dari residu tahun pertama
amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya ... 27 Tabel 7 Rata-rata Al-dd sebagai akibat dari residu tahun pertama amelioran
in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya ... 29 Tabel 8 Rata-rata N Total sebagai akibat dari residu tahun pertama
amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya ... 31 Tabel 9 Rata-rata C/N ratio sebagai akibat dari residu tahun pertama
amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya ... 34 Tabel 10 Rata-rata tinggi tanaman kedelai dan hasil kedelai sebagai akibat
dari residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya... 37
xii DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Foto Scanning Electron Microscope (SEM) Batu bara dan
Parting dengan pembesaran x 5.000 dengan jarak antar partikel (5 µm). ... 18 Gambar 2. Dinamika perubahan bulk density sebagai akibat dari residu
tahun pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara... 18 Gambar 3. Dinamika perubahan bulk density sebagai akibat dari residu
tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 19 Gambar 4. Dinamika perubahan C-organik sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara ... 22 Gambar 5. Dinamika perubahan C -organik sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 22 Gambar 6. Dinamika perubahan kandungan asam humat sebagai akibat dari
residu tahun pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara ... 25 Gambar 7. Dinamika perubahan kandungan asam humat sebagai akibat dari
residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 25 Gambar 8. Dinamika perubahan pH sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara ... 27 Gambar 9. Dinamika perubahan pH sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 28 Gambar 10. Dinamika perubahan Al-dd sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara ... 30 Gambar 11. Dinamika perubahan Al-dd sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 30 Gambar 12. Dinamika perubahan N total sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara ... 32 Gambar 13. Dinamika perubahan N total sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 33 Gambar 14. Dinamika perubahan C/N ratio sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara ... 35 Gambar 15. Dinamika perubahan C/N ratio sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 35 Gambar 16. Dinamika perubahan tinggi tanaman kedelai sebagai akibat dari
residu tahun pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara ... 37 Gambar 17 Dinamika perubahan tinggi tanaman kedelai sebagai akibat dari
residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 38 Gambar 18. Dinamika perubahan hasil kedelai sebagai akibat dari residu
tahun pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara... 40 Gambar 19. Dinamika perubahan hasil kedelai sebagai akibat dari residu
tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous ... 40
xiii DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Denah Penempatan Pot Percobaan di Lapangan - Satu Set
Perlakuan Percobaan ... 46
Lampiran 2. Denah Penempatan Pot Percobaan di Lapangan - Satu Set Duplikat I Perlakuan yang Dicobakan ... 47
Lampiran 3. Denah Penempatan Pot Percobaan di Lapangan - Satu Set Duplikat II Perlakuan yang Dicobakan ... 48
Lampiran 4. Prosedur Analisis Bobot Isi (Bulk Desnsity) ... 49
Lampiran 5. Prosedur Analisis C-Organik ... 50
Lampiran 6. Prosedur Analisis pH Tanah ... 51
Lampiran 7. Prosedur Analisis Al-dd ... 52
Lampiran 8. Porsedur Analisis N-Total ... 53
Lampiran 9. Deskripsi Kedelasi Varietas Grobogan ... 54
Lampiran 10. Analisis Statistik Bulk Density ... 55
Lampiran 11. Analisis Statistik C-organik ... 56
Lampiran 12. Analisis Statistik Kandungan Asam Humat ... 57
Lampiran 13. Analisis Statistik pH Tanah ... 58
Lampiran 14. Analisis Statistik Al-dd ... 59
Lampiran 15. Analisis Statistik N-total ... 60
Lampiran 16. Analisis Statistik C/N ... 61
Lampiran 17. Analisis Statistik Tinggi Tanaman Kedelai ... 62
Lampiran 18. Analisis Statistik Hasil Kedelai ... 63
Lampiran 19. Data Al Ekstrak Pirofosfat ... 64
Lampiran 20. Foto Tanaman Kedelai ... 65
Lampiran 21. Foto Sampel Tanah untuk Analisis Laboratorium ... 66
Lampiran 22. Foto Penelitian ... 67
Lampiran 23. Foto Penjemuran Buah Kedelai ... 68
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Bahan organik tanah pengaruhnya terhadap fungsi tanah sangat besar, meskipun persentasenya di dalam sebagian besar tanah kecil dan merupakan komponen tanah yang selalu berubah, namun memberikan pengaruh yang dominan mempengaruhi banyak sifat fisik, kimia, dan biologi tanah serta fungsi ekosistem tanah. Bahan organik tanah mengandung nutrisi tanaman dalam jumlah besar dan bertindak sebagai gudang nutrisi lepas lambat (terutama untuk N), menyediakan agregasi tanah, meningkatkan pertukaran nutrisi, mempertahankan kelembaban, mengurangi pemadatan, mengurangi kerak permukaan, dan meningkatkan infiltrasi air ke dalam tanah (Weil dan Brady, 2017 dalam Gurmu (2019). Bahan organik menurut definisi mengandung unsur karbon dan terdiri dari sekitar setengah dari massa bahan organik tanah (Gurmu, 2019). Perbaikan sifat fisik, kimia dan biologi tanah, oleh pengaruh unsur organik ini tidak bisa dilihat efeknya dalam waktu yang singkat (Miller dan Miller, 2000).
Penambahan bahan yang mengandung sumber-sumber karbon organik pada lahan terdegradasi dalam hal ini tanah reklamasi tambang batu bara perlu dilakukan.
Penambahan karbon organik dimaksudkan untuk meningkatkan kandungan bahan organik tanah dan memperbaiki sifat-sifat tanah lainnya. Masalah utama yang terjadi pada tanah reklamasi tambang batu bara adalah ketiadaan atau rendahnya kandungan bahan organik tanah pasca penambangan batu bara. Menurut Mummey et al. (2002) rusaknya ekosistem tanah secara fungsional pada tanah reklamasi tambang diakibatkan karena terjadinya degradasi sifat fisik, kimia, biologi, dan mineralogi tanah. Terjadinya pemadatan struktur tanah mengakibatkan buruknya sifat fisik tanah seperti bulk density meningkat, kapasitas infiltrasi air ke tanah menurun (Ajidirman et al., 2019).
Pasca penambangan reaksi tanah cenderung menjadi lebih masam dibandingkan tanah alamiah. Peningkatan kemasaman tanah reklamasi tambang batu bara terjadi karena tereksposnya mineral pirit sehingga sulfur yang terkandung
2 didalamnya mengalami oksidasi menjadi asam sulfat yang mengakibatkan pH tanah yang ditinggalkan menjadi 2,2-3,5 (Gitt dan Dollhopf, 1991; Sabtanto dan Suprapto, 2015; Ajidirman et al., 2019 ). Kandungan Al yang tinggi akibat destabilisasi dan pelapukan lempung sehingga melepaskan Al juga merupakan penyebab terjadinya peningkatan kemasaman tanah reklamasi (Hubová et al., 2017). Nilai pH tanah merupakan parameter penting kemasaman tanah dan biasanya digunakan sebagai indikator kualitas tanah tambang (Wei et al., 2014).
Sumber karbon organik tanah dapat diperoleh diantaranya dari biochar, kompos, pupuk kandang dan pupuk hijau. Secara in situ sumber karbon yang mudah diperoleh pada lahan tanah reklamasi tambang batu bara adalah batu bara itu sendiri dan pengotornya. Batu bara adalah batuan sedimen organik yang kandungan karbon meningkat seiring dengan peningkatan peringkat batu bara, dari 65% untuk lignit menjadi 95% untuk antrasit. Pengotor batu bara atau parting adalah laminae atau lapisan batuan bukan arang, biasanya batu lumpur atau batu lempung di lapisan batu bara. Parting terbentuk dari sedimentasi selama banjir di gambut yang akhirnya menjadi lapisan batu bara (Rahmad dan Murad, 2019). Amelioran in situ batu bara bituminous bituminous mengandung C-organik total yang lebih tinggi daripada pengotor batu bara yaitu 29,46 % berbanding 19,51 %. Kandungan asam humat batu bara adalah 0,13 % sedangkan lapisan pengotor adalah 0,10 %. C/N batu bara adalah 54 sedangkan lapisan pengotor adalah 46. pH batu bara adalah 3,9 sedangkan lapisan pengotor adalah 4,4 (Ajidirman et al., 2022 ).
Batu bara coklat terutama terdiri dari polimolekul yang dikenal sebagai fraksi organik polifungsional dari asam humat. Senyawa humat adalah komponen penting yang tahan lama dari sistem tanah alami. Asam humat dapat menjadi stimulator pertumbuhan tanaman dan dapat menyimpan unsur hara (Rogova et al., 2013). Batu bara tidak memiliki efek pengapuran pada tanah, tetapi gugus karboksilat dan fenoliknya dalam zat turunan humat dapat menyediakan tapak reaktif untuk pertukaran kation yang dapat meningkatkan buffer pH dan konduktivitas listrik (Turgay et al., 2011).
Berdasarkan hasil penelitian pengaruh langsung atau tahun pertama dari amelioran in situ batu bara bituminous bituminous dan bahan lapisan pengotor batu
3 bara (Ajidirman et al., 2022) mampu meningkatkan pH, kandungan C-organik, N- total, asam humat, dan menurunkan kandungan Al-dd tanah reklamasi tambang batu bara. Rasio C/N yang berkisar 18,94 sampai dengan 28,26 pada tanah reklamasi tambang batu bara pada akhir penelitian tahun pertama pemberian amelioran in situ batu bara bituminous bituminous dan bahan lapisan pengotor batu bara (Ajidirman et al., 2022) memberikan gambaran adanya pelapukan lanjutan dari amelioran yang diberikan. Sebagai gambaran efek sisa dari pemberian amelioran berbasis karbon organik biochar (Herman dan Resigia, 2021), melaporkan bahwa residu biochar sekam dan kompos Jerami padi mampu meningkatkan pH dan N- total ultisol sampai pada musim tanam kedua.
Kedelai adalah tanaman semusim yang membutuhkan tanah gembur, reaksi tanah yang mendekati netral, nutrisi yang dibutuhkan, dan tidak ada kation asam untuk merusak atau meracuni akar. Pertumbuhan dan perkembangan tanaman kedelai yang baik menunjukkan bahwa kualitas fisik dan kimia tanah reklamasi meningkat sebagai akibat dari aplikasi amelioran in situ batu bara bituminous dan pengotor batu bara.
1.2. Rumusan dan Identifikasi Masalah
Tanah reklamasi tambang batu bara merupakan hasil kegiatan penambangan dengan pembukaan lapisan tanah atas yang digali dan dipindahkan dan seringkali meninggalkan lahan dalam kondisi marginal. Lahan reklamasi sebelum penambangan didominasi oleh jenis Ultisol dan Inceptisol yang miskin unsur hara sehingga kegiatan penambangan batu bara mengakibatkan lahan menjadi semakin tidak produktif.
Penurunan kualitas fisik dan kimia tanah pasca penambangan merupakan masalah utama yang timbul akibat penambangan batu bara. Perubahan posisi bahan induk dan batuan induk terhadap permukaan tanah secara besar-besaran berdampak pada kualitas kesuburan tanah. Pertambangan menyebabkan kerusakan struktur, tekstur, porositas, dan bulk density sebagai sifat fisik tanah yang penting bagi pertumbuhan tanaman. Kondisi tanah yang padat akibat pemadatan menyebabkan buruknya pengelolaan air (infiltrasi dan perkolasi) dan sirkulasi udara (aerasi) yang secara langsung dapat mengganggu fungsi dan perkembangan akar. Akar tidak
4 dapat berkembang dengan baik dan fungsinya sebagai alat penyerapan unsur hara terganggu, akibatnya tanaman tidak dapat berkembang secara normal. Kerusakan struktur dan tekstur, tanah menjadi padat dan juga menyebabkan tanah tidak mampu menyimpan dan menyerap air.
Pengembangan tanah reklamasi tambang batu bara sebagai lahan pertanian perlu memperhatikan tingkat kesuburan tanah dengan pendekatan sifat fisik dan kimia tanah untuk menciptakan sistem pertanian yang berkelanjutan. Salah satu caranya adalah dengan memanfaatkan bahan organik untuk pengelolaan lahan pertanian. Penambahan unsur organik secara teratur ke lahan terdegradasi dapat meningkatkan kandungan bahan organik tanah, konservasi tanah jangka panjang, atau pemulihan kesuburan tanah. Pemanfaatan kandungan bahan organik sisa batu bara dan lapisan pengotor merupakan salah satu teknologi yang dapat diterapkan.
1.3. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji efek residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya terhadap perbaikan sifat fisika dan kimia tanah reklamasi tambang batu bara dan hasil kedelai.
1.4. Kegunaan Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi dan pengetahuan tentang pengaruh residu amelioran in situ batu bara dan lapisan pengotornya terhadap reklamasi tambang batu bara. Penelitian ini diharapkan dapat membantu petani dalam memanfaatkan amelioran in situ batu bara bituminous in situ dan lapisan pengotornya untuk memperbaiki tanah yang terdegradasi, serta menghemat waktu dan biaya dalam pengolahan selanjutnya.
1.5. Kerangka Pemikiran
Pemberian amelioran organik tanah diharapkan dapat memperbaiki sifat fisik dan kimia, serta meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk. Kriteria amelioran yang baik dapat meningkatkan pH tanah, memperbaiki struktur tanah dan memiliki kandungan hara yang lengkap. Penggunaan berbagai amelioran atau pembenah tanah merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas tanah. Pemberian bahan organik untuk meningkatkan produktivitas tanaman.
5 Sumber karbon organik tanah dapat diperoleh dari biochar, kompos, pupuk kandang, dan pupuk hijau. Sumber karbon in situ yang mudah diperoleh pada lahan reklamasi tambang batu bara adalah batu bara itu sendiri dan lapisan pengotor.
Senyawa karbon organik dalam batu bara dan lapisan pengotornya yang dapat bertahan di dalam tanah, perlu dikaji ulang.
Penggunaan karbon organik sisa batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya pada residu tahun pertama diharapkan masih dapat memperbaiki sifat- sifat tanah reklamasi tambang batu bara sehingga memudahkan untuk melanjutkan penanaman pada masa tanam kedua dan seterusnya, tanpa harus pengerjaan ulang pengolahan tanah seperti penanaman awal, sehingga lebih efektif. Deskripsi dari kerangka pemikiran penelitian dapat dilihat pada diagram berikut ini:
Gambar 1.1. Kerangka Pemikiran 1.6. Hipotesis
Ada dua hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini:
1. Pengaruh efek residu amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya dapat memperbaiki sifat fisik dan kimia tanah reklamasi tambang batu bara dan hasil kedelai;
2. Pengaruh efek residu amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya masih ada di dalam tanah untuk 1 tahun.
Sifat tanah masa tanam pertama
Residu amelioran lapisan pengotor Residu amelioran
batu bara
Perbaikan sifat tanah masa tanam ke dua
Sifat umum tanah reklamasi
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Karakteristik Batu bara sebagai Sumber Karbon Organik.
Sumber karbon in situ yang mudah diperoleh dalam reklamasi tambang batu bara adalah batu bara itu sendiri dan pengotornya. Batu bara yang telah mengalami pelindian selama beberapa tahun memiliki sifat fisik dan kimia yang stabil dan dapat digunakan sebagai media pertumbuhan tanaman (Daniels, et al., 1999).
C-organik berasal dari batu bara bituminous dan lapisan pengotor batu bara yang melimpah dan ditemukan di lahan reklamasi tambang. Kandungan humatnya yang tinggi dalam batu bara bituminous berkualitas rendah menjadikannya sebagai sumber organik yang lebih baik. Giannouli et al., (2009) melakukan pengujian terhadap karakteristik dan kandungan batu bara lignit dan sub-bituminus yang menunjukkan adanya kandungan senyawa humat, gugus fungsi karboksilat, dan gugus fenolik yang tinggi. Batu bara coklat terutama terdiri dari polimolekul yang dikenal sebagai fraksi organik polifungsional dari asam humat.
Senyawa humat merupakan salah satu senyawa kimia yang paling aktif dalam tanah, dengan kapasitas tukar kation dan anion jauh melebihi lempung sebagai komponen penting dalam kesuburan tanah karena mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan mempengaruhi aspek fisik, kimia, dan biologi. Senyawa humat adalah komponen penting yang tahan lama dari sistem tanah alami. Asam humat dapat menjadi stimulator pertumbuhan tanaman dan dapat menyimpan unsur hara (Rogova et al., 2013). Dampak positif dari asam humat sebagian besar dicapai dengan perbaikan kualitas tanah seperti agregasi, aerasi, dan daya ikat air (Tehranifar dan Ameri, 2014).
Batu bara adalah batuan sedimen organik dan mudah terbakar berwarna hitam atau hitam kecoklatan dengan kandungan karbon tinggi dan sifat fisik dan kimia yang bervariasi. Bahan organik dalam batubara terutama terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, belerang, dan beberapa unsur lainnya. Karbon, hidrogen, dan oksigen menyumbang lebih banyak dari 95% bahan organik dalam batubara. Karbon merupakan unsur utama dalam bahan organik batubara.
7 Kandungan karbon meningkat secara teratur dengan peningkatan batubara.Asam humat dalam batubara bituminous sudah ada sepenuhnya diubah menjadi humus netral (Xi, 2015). Salah satu kelemahan batu bara bituminus dan lapisan pengotor batu bara untuk digunakan sebagai pembenah tanah adalah nilai pH yang sangat asam. Sifat nilai pH yang sangat asam dari batu bara bituminus dan bahan lapisan pengotor batu bara dapat ditingkatkan dengan menambahkan sedikit kapur.
Parting adalah laminae atau lapisan batuan bukan arang, biasanya batu lumpur atau batu lempung, di lapisan batu bara. Mereka terbentuk dari sedimentasi selama banjir di gambut yang akhirnya menjadi lapisan batu bara. Beberapa lapisan batu bara memiliki banyak parting (pengotor), beberapa tidak. Beberapa parting bersifat regional, tetapi sebagian besar bersifat lokal. Lapisan tanah pengotor atau penutup dalam batu bara terdiri dari lapisan penyisip dalam satu seam batu bara (parting), lapisan penutup (overburden) dan lapisan pembatas antar seam (interburden). Parting adalah bagian nonbatu bara (pengotor) yang membagi atau menyisip di dalam satu seam batu bara (Rahmad dan Murad, 2019).
Kandungan senyawa organik yang tinggi pada batu bara adalah bahan organik tanah. Bahan organik tanah berpotensi untuk digunakan sebagai bahan pembenah tanah. Bahan organik dalam batu bara memiliki komposisi humat yang tinggi (10–
90% berat kering) dan asam fulvat (Król-doma dan Smoli, 2012). Batu bara memiliki kadar air yang tinggi berkisar antara 30 sampai 70% (Krawczykowska dan Marciniak-Kowalska, 2012).
Batu bara tidak memiliki efek pengapuran pada tanah, tetapi gugus karboksilat dan fenoliknya dalam zat turunan humat dapat menyediakan situs reaktif untuk pertukaran kation yang dapat meningkatkan buffer pH dan konduktivitas listrik (Turgay et al., 2011). Turunan batu bara memiliki sifat hidrofobik yang tinggi (Spaccini et al., 2002), yang mempengaruhi peningkatan penyerapan karbon organik di dalam tanah.
8 2.2. Hasil Penelitian Tahun Pertama Pengujian In Situ Ameliroan Batu bara
Bituminous dan Lapisan Pengotornya
Bahan organik memiliki berbagai keuntungan, antara lain mengurangi kepadatan, meningkatkan kapasitas menahan air dan konduktivitas hidrolik, meningkatkan porositas dan agregasi partikel, mengurangi erosi tanah, serta meningkatkan pH dan aerasi tanah (Larney and Angers, 2012). Menurut Blanco- Canqui (2017), kerapatan tanah berkaitan dengan indikator fisik tanah yang meliputi tekstur, berat jenis, dan porositas, yang semuanya dikendalikan oleh kadar air tanah, tekstur, dan kedalaman, serta masa tanam. strategi. Komposisi bahan organik memiliki dampak pada bulk density. Kepadatan tanah akan menurun dengan meningkatnya kandungan bahan organik (Pritchett et al., 2011). Selain tekstur tanah, pori-pori tanah berpengaruh nyata terhadap kualitas fisik, kimia, dan biologi tanah (Sleutel et al., 2012).
Berdasarkan hasil penelitian pengaruh langsung atau tahun pertama dari amelioran in situ batu bara bituminous bituminous dan bahan lapisan pengotor batu bara (Ajidirman et al., 2022) mampu meningkatkan pH, kandungan C-organik, N- total, asam humat, dan menurunkan kandungan Al-dd tanah reklamasi tambang batu bara. Rasio C/N yang berkisar 18,94 sampai dengan 28,26 pada tanah reklamasi tambang batu bara pada akhir penelitian tahun pertama pemberian amelioran in situ batu bara bituminous bituminous dan bahan lapisan pengotor batu bara (Ajidirman et al., 2022) memberikan gambaran adanya pelapukan lanjutan dari amelioran yang diberikan.
Kandungan karbon pada amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya cukup tinggi, sehingga pemberiannya akan meningkatkan kandungan karbon organik tanah. Berdasarkan hasil penelitian pengaruh langsung atau tahun pertama dari amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotor batu bara (Ajidirman et al., 2022) menyebabkan penurunan bulk density dari 1,50 g cm-3 dalam kondisi lapangan menjadi 1,14-1,19 g cm-3 tetapi tidak terlalu berpengaruh terhadap berat isi tanah. Penerapan kedua jenis amelioran tersebut mencegah terjadinya peningkatan kerapatan curah tanah (Kerapatan curah masih berkisar 1,14-1,20 g cm-3). Penerapan amelioran berpengaruh nyata terhadap C-
9 organik tanah dengan terjadi peningkatan C-organik tanah setelah ameliorasi.
Amelioran in situ batu bara bituminous bituminous dosis 25 ton ha-1 (C5), efeknya berbeda secara signifikan dengan semua dosis yang diterapkan, termasuk kontrol.
Pengaruh pengotor batu bara terhadap C-organik tanah adalah dengan dosis tertentu 20 ton ha-1 (B4). Ada kecenderungan semakin tinggi dosis masing-masing jenis amelioran yang diterapkan, semakin tinggi peningkatan total bahan organik tanah
Berdasarkan hasil penelitian pengaruh langsung atau tahun pertama dari amelioran in situ batu bara bituminous bituminous dan bahan lapisan pengotor batu bara terhadap pH tanah menyebabkan terjadi peningkatan pH tanah. Efek tertinggi pada nilai pH tanah terjadi pada dosis 20 ton/ha (perlakuan C4 dan B4). Kandungan asam humat hasil reklamasi tanah tambang batu bara meningkat dengan meningkatnya dosis amelioran diterapkan, kecuali untuk B5. Penerapan amelioran berpengaruh nyata terhadap peningkatan kandungan asam humat. Amelioran in situ batu bara bituminous bitumen mampu meningkatkan N total dan sejalan dengan peningkatan C-organik dan asam humat. Peningkatan kandungan asam humat berasal dari dekomposisi batu bara bituminous dan lapisan pengotor batu bara.
Perubahan nilai C/N ratio menunjukkan adanya pelapukan telah terjadi.
Sifat kimia yang berhubungan dengan kesuburan tanah adalah pH tanah, C- organik, Kapasitas Tukar Kation, N-Total, Al-dd, Zat Humat. Indikator utama kesuburan tanah dapat dilihat dari seberapa banyak kandungan C-organik di dalam tanah. Keberlanjutan kesuburan tanah dapat disebabkan oleh peningkatan C- organik. C-organik tanah merupakan faktor yang mempengaruhi kualitas fisik dan produktivitas tanah serta memperbaiki struktur tanah (Abiven et al., 2009). Menurut Komatsuzaki dan Ohta (2007) C-organik dalam tanah merupakan indikator kunci kualitas tanah dan keberlanjutan sistem pertanian. Dengan kondisi tersebut, penyimpanan karbon organik tanah (soil organic carbon storage) yang tersimpan di dalam tanah dapat menjadi ukuran penyerapan C di dalam tanah (Huang et al., 2010). Menurut Sheoran et al., (2010) perubahan pH secara langsung mempengaruhi mobilitas dan ketersediaan unsur hara utama dan mikro. Parameter kimia yang paling penting dari perubahan tanah, salah satunya adalah rasio C/N.
10 Rasio C/N dapat digunakan untuk memprediksi mineralisasi dan pelepasan N dalam tanah dan sebagai indikator yang baik dari suplai hara.
2.3. Tanaman Kedelai
Kedelai (Glycine max [L.] Merril) merupakan tanaman tahunan tegak dengan banyak daun yang tumbuh hingga ketinggian 40-90 cm. Kedelai memiliki akar tunggang yang terdiri dari calon akar sekunder yang dikelompokkan dalam empat baris bersama dengan akar tunggang, cabang akar sekunder, dan cabang akar adventif yang tumbuh dari bagian bawah hipokotil (Adie dan Krisnawati, 2007).
Sistem perakaran tanaman kedelai ditandai dengan adanya hubungan simbiosis antara bakteri bintil akar (Rhizobium japanicum) dan akar tanaman, yang mengakibatkan terbentuknya bintil akar. Bintil akar berperan sangat penting dalam proses fiksasi nitrogen, yang dibutuhkan tanaman kedelai untuk pertumbuhannya yang berkelanjutan (Cahyono, 2007).
Tanaman kedelai merupakan tanaman yang bertangkai perdu, tidak berkayu, berbulu, atau berbulu dengan struktur rambut bervariasi, berbentuk bulat, berwarna hijau, dan panjang berkisar antara 30 sampai 100 cm. Batang kedelai dapat menghasilkan 3-6 cabang (Cahyono, 2007). Daun kedelai berbulu, abu-abu, atau coklat, memiliki daun lonjong dengan ujung daun meruncing, tersusun pada tangkai daun majemuk berdaun tiga. Kotiledon atau daun biji, dua daun primer sederhana, tiga daun, dan profila adalah empat varietas daun kedelai (Adie dan Krisnawati, 2007).
Tanaman kedelai mulai berbunga 30-50 hari setelah tanam. Bunga kedelai adalah bunga yang ideal. Tangkai bunga biasanya dibentuk oleh tangkai ketiak daun atau disebut juga rasim. Tergantung pada kondisi tumbuh dan kultivar kedelai, jumlah mekar pada setiap tangkai ketiak daun sangat bervariasi, mulai dari 2 sampai 25. Kuncup kelima, keenam atau lebih tinggi biasanya di mana bunga pertama muncul. Kedelai, seperti kacang-kacangan lainnya, disebut polong karena dikelompokkan dalam rangkaian buah. Coklat, coklat tua, coklat muda, coklat kekuningan, coklat putih, dan kehitaman adalah beberapa warna kedelai tradisional.
Setiap polong kedelai membawa satu sampai lima biji, dan jumlah polong yang
11 ditanam ditentukan oleh jenis kedelai, kesuburan tanah, dan jarak tanam.
(Adisarwanto, 2005).
Tekstur, struktur, drainase, kedalaman lapisan pengolahan, pH, kandungan unsur hara, kandungan bahan organik, dan kemampuan tanah menyimpan kelembaban merupakan variabel kesuburan fisiko-kimia tanah yang berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman kedelai. Tanah bertekstur lempung berdrainase baik dengan kandungan bahan organik tinggi, ideal untuk tanaman kedelai. Tanah dengan drainase yang tidak memadai, tanah dengan pH 5 atau lebih besar dari 7, dan tanah yang tidak cocok untuk pertumbuhan bakteri Rhizobium yang optimal adalah contoh tanah yang kurang atau tidak cocok untuk tanaman kedelai. Kualitas fisik tanah harus sama dengan kesuburan kimia agar tanaman kedelai dapat berkembang secara optimal.
12
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu
Penelitian ini telah dilaksanakan pada bulan Juni sampai dengan Desember 2021 bertempat di lapangan dan di laboratorium. Penelitian lapangan dilakukan di Kebun Percobaan Fakultas Pertanian Universitas Jambi. Sampel tanah yang didapat dari lapangan kemudian dianalisis di Laboratorium Fakultas Pertanian Universitas Jambi dan Laboratorium Penguji Balai Besar Penelitian Dan Pengembangan Sumber Daya Lahan Pertanian, Kementerian Pertanian, Bogor. Pelaksanaan penelitian selama ± 6 bulan.
3.2. Bahan dan Alat
Bahan tanah yang dipakai adalah tanah residu dari pemberian amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya pada tahun pertama.
Tanaman indikator menggunakan tanaman kedelai varietas Grobogan.
Pemeliharaan tanaman kedelai dari hama dan penyakit menggunakan Furadan dan Dithane M-45 dan bahan lain yang diperlukan untuk analisis sampel tanah dan batu bara bituminous dan lapisan pengotornya di laboratorium.
Peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian ini diantaranya karung, cangkul, parang, cutter, meteran, terpal plastik, timbangan, ring sampel, ember, ajir, gembor, pH meter, polybag (40x40 cm), kertas label, alat tulis, karet gelang, tali, hand sprayers, peralatan lainnya.
Alat-alat yang digunakan meliputi; pH meter, polybag, timbangan elektrik, kantong plastik, ayakan, oven, shaker, timbangan analitik, erlenmeyer, labu ukur, gelas beaker, buret, pipet volumetric dan alat-alat ukur lainnya untuk keperluan analisis sifat fisika dan kimia tanah di laboratorium.
3.3. Rancangan Percobaan
Penelitian dilaksanakan di Kebun Percobaan Fakultas Pertanian Universitas Jambi. Penelitian dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 3 jenis perlakuan dan percobaan dalam pot. Perlakuan yang dicobakan antara lain 1) kontrol (K0), 2) residu tahun pertama amelioran in situ
13 batu bara bituminous (C) dan 3) residu tahun pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara bituminous (parting) (B). Residu tahun pertama batu bara bituminous dan lapisan pengotor (parting) batu bara keduanya diuji dengan 5 dosis yang masing-masing terdiri dari 5, 10, 15, 20 dan 25 ton/ha. Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan polybag/pot percobaan. Bahan tanah yang digunakan adalah tanah residu dari pemberian amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya pada tahun pertama. Masing-masing level perlakuan mengikuti penelitian tahun pertama yang di ulang sebanyak 3 kali sehingga terdapat 33 polybag/pot percobaan (Lampiran 1). Kode-kode perlakuan yang digunakan mengikuti penelitian tahun pertama yaitu batu bara bituminous adalah C1, C2, C3, C4, C5 dan lapisan pengotor batu bara adalah B1, B2, B3, B4 dan B5.Pot percobaan Utama (33 pot) digandakan 3 x 33 pot untuk masing-masing perlakuan untuk validitas hasil penelitian. Jarak antar polybag/pot 30 cm x 25 cm.
3.4. Pelaksanaan Penelitian 3.4.1. Persiapan Lahan
Lahan dibersihkan dari gulma-gulma yang tumbuh. Setelah lahan bersih polybag/pot percobaan disusun berdasarkan dengan denah percobaan yang telah dibuat (Lampiran 1). Tanah untuk percobaan adalah tanah pengujian amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya tahun pertama. setiap polybag memiliki tanah sebanyak 12,5 kg, sebanyak 33 polibag/pot dengan jarak antar polibag/pot 30 cm x 25 cm.
3.4.2. Penanaman dan pemeliharaan
Kedelai ditanam setelah masa musim tanam pertama berakhir. Seleksi benih harus dilakukan sebelum tanam agar daya kecambah tanaman kedelai yang didapatkan seragam dan baik. Benih kedelai dibenamkan ke dalam tanah pada lubang tugal sedalam ± 3 cm. Benih kedelai terlebih dahulu diberi Furadan secukupnya, serta ditutup dengan tanah. Masing-masingnya setiap polybag/pot percobaan dimasukan 2 biji benih kedelai. Jenis kedelai yang ditanam adalah varietas Grobogan. Setiap lubang tanam pada polibag/pot percobaan setelah tanaman berumur dua minggu dilakukan penjarangan dengan menyisakan 1(satu) batang tanaman yang tumbuh normal. Tanaman yang tidak tumbuh disulam dengan
14 yang berumur sama dengan pertumbuhan yang baik yang diambil dari setiap polybag/pot percobaan cadangan. Kebutuhan air tanaman dipenuhi melalui penyiram. Tanaman pengganggu yang tumbuh pada setiap polybag/pot percobaan dikendalikan dan disiangi secara manual. Pengendalian serangan hama dan penyakit yang merusak tanaman dilakukan sebelum terjadinya serangan. Tanaman disemprot dengan menggunakan racun Dithane M-45 dalam rentang waktu 14 hari sekali.
3.4.3. Pengumpulan dan Pengamatan Data
Data penelitian didapatkan dari hasil analisis sifat fisika-kimia contoh tanah dilaboratorium. Contoh tanah diambil pada masing-masing polybag/pot percobaan.
Data mengenai pertumbuhan tanaman di ambil pada setiap polybag/pot percobaan dengan mengukur tinggi dan hasil produksi tanaman sampel pada masing- masingnya. Pengambilan sampel tanaman untuk pengukuran tinggi tanaman diambil pada setiap polybag/pot percobaan
3.5. Data Penelitian 3.5.1 Tanaman a. Tinggi Tanaman
Pengukuran tinggi tanaman dilakukan dari permukaan tanah dengan menggunakan ajir sebagai titik awal 5 cm dari pangkal batang. Tinggi tanaman diukur dari pangkal batang sampai ke titik tumbuh. Pengukuran tinggi tanaman dilakukan setelah berumur 14 hari (14 HST). Pengukuran minggu berikutnya dilakukan secara rutin seminggu sekali selama masa vegetatif dan dihentikan saat tanaman sudah masuk masa generatif yang ditandai dengan munculnya bunga sebanyak 60% (49 HST).
b. Hasil Produksi
Hasil kedelai perhektar didapatkan berdasarkan perhitungan dengan mengkonversi hasil panen per polybag (g) ke dalam satuan ton per hektar.
3.5.2 Variabel Sifat Fisika-Kimia Tanah yang Diamati
Data tentang variabel sifat fisika-kimia tanah residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya didapatkan berdasarkan hasil pengujian contoh tanah setelah berakhirnya percobaan. Contoh
15 tanah diambil secara komposit. Tabel 1 memuat jenis data variabel sifat fisika dan kimia tanah residu yang diperlukan dan prosedur pengujian contoh tanah di laboratorium yang akan dilakukan.
Tabel 1. Variabel sifat fisika dan kimia tanah yang diamati dan prosedur pengujian yang digunakan
No. Variabel-Variabel Prosedur pengujian Satuan
1. Bulk Density (BD) Ring Sample g/cm3
2. C- Organik Walkey & Black %
3. pH Tanah Ekstraksi -
4. Kandungan Asam humat Ekstraksi NaOH & Kolorimetri %
5. Al-dd Ekstraksi KCl cmol kg-1
6. N-Total Kjeldahl %
7. C/N - -
3.6. Analisis Statistik
Analisis dan interpretasi terhadap variabel yang digunakan dalam menilai ketercapaian tujuan dalam penelitian ini menggunakan uji sidik ragam (uji F) statistik. Jika terdapat perbedaan yang signifikan pengaruh antar perlakuan terhadap peubah-peubah yang diamati dilakukan uji lanjut dengan Uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) taraf α 5 %.
16
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Karakteristik Bahan Asal Amelioran yang Digunakan pada Tahun Pertama
Giannouli et al., (2009) sifat-sifat utama untuk penilaian batu bara sebagai amandemen tanah ditentukan oleh kandungan C-organik dan zat humat serta bahan mineral yang terkandung di dalamnya. Hasil pengujian tentang karakterisitik asal amelioran yang digunakan pada tahun pertama disajikan pada Tabel 2. Amelioran in situ batu bara bituminous mengandung C-organik total yang lebih tinggi daripada pengotor batu bara yaitu 29,46 % berbanding 19,51 %. Kandungan humik batu bara bituminous adalah 0,13 % sedangkan pengotor batu bara adalah 0,10 %.
Tabel 2. Karakteristik batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotor batu bara yang digunakan sebagai perlakuan amelioran.
Karakteristik yang diuji Jenis Amelioran yang digunakan
Batu bara bituminous Bahan lapisan pengotor Batu bara
C-organik total (%) 29,46 19.51
N-total (%) 0,55 0,42
C/N 54 46
Asam humat (%) 0,13 0,10
Asam fulvat (%) 2,31 3,41
pH 3.9 4.4
P2O5-total (%) 0,02 0,02
K2O-total (%) 0,01 0,06
CaO-total (%) 0.98 0.81
MgO-total (%) 0,06 0,07
S-total (%) 0,24 0.18
Fe-total (ppm) 14674 9729
Al-total (ppm) 7060 41395
Sumber : Ajidirman et al., 2022
4.2. Sifat Fisika-Kimia Tanah Reklamasi Tambang Batutabara sebagai Akibat dari Residu Tahun Pertama Amelioran In Situ Batu bara Bituminous dan Lapisan Pengotornya
Pemberian bahan organik in situ baru bara dimaksudkan untuk meningkatkan kandungan bahan organik tanah dan diharapkan dapat memperbaiki sifat fisika dan kimia tanah reklamasi tambang batu bara Perubahan sifat fisika-kimia tanah pada
17 pengujian langsung tahun pertama akan memberikan gambaran pengaruh amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotor batu bara.
4.2.1. Bulk Density Tanah
Residu tahun pertama dari pemberian amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya seperti yang ditunjukkan oleh analisis sidik ragam tidak berpengaruh terhadap bulk density tanah reklamasi tambang batu bara (Lampiran 10). Bulk density tanah reklamasi tambang batu bara kondisi di lapangan (A0) yaitu 1,50 g/cm3 dan sangat padat, awal/sebelum pemberian perlakuan (1,14- 1,19 g cm-3), penelitian tahun pertama (1,14-1,20 g cm-3) dan penelitian residu tahun pertama (1,18-1,22 g cm-3) dapat dilihat pada Tabel 3. Menurut DeLong et al. (2012) tanah hutan asli menunjukkan berat jenis rata-rata 1,05 g cm-3, sedangkan tanah tambang berkisar antara 1,70 hingga 1,84 g cm-3.
Tabel 3. Rata-rata bulk density tanah sebagai akibat dari residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya.
Kode Perlakuan
Awal* Tahun 1* Pembanding Residu Tahun 1 Bulk density
(g/cm3)
Bulk density (g/cm3)
Bulk density (g/cm3)
Bulk density (g/cm3)
A0 1.50 - -
K0 1.17 1.18a 1.20 1.22a
B1 1.17 1.18a 1.19 1.22a
B2 1.14 1.15a 1.18 1.21a
B3 1.18 1.14a 1.16 1.19a
B4 1.18 1.16a 1.17 1.21a
B5 1.19 1.16a 1.16 1.20a
C1 1.18 1.18a 1.18 1.22a
C2 1.16 1.15a 1.16 1.21a
C3 1.14 1.13a 1.15 1.18a
C4 1.15 1.20a 1.19 1.20a
C5 1.19 1.15a 1.16 1.19a
*Sumber: Ajidirman et al (2022); Pembanding: Pemberian perlakuan seperti layaknya tahun pertama (bukan residu); Keterangan: A0 = BV tanah reklamasi kondisi lapangan; angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama, menunjukkan tidak ada perbedaan yang nyata dari setiap perlakuan pada uji DMRT taraf 5 %.
Tidak berpengaruhnya residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya terhadap bulk denisty karena batu bara bituminous dan lapisan pengotornya merupakan bahan amelioran yang tidak
18 berpori berdasarkan hasil analisis Scanning Electron Microscope (SEM). Hasil SEM dari amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya.
Gambar 1: Foto SEM Batu bara (A) dan Parting (B) dengan pembesaran x 5.000 dengan jarak antar partikel (5 µm).
Dinamika perubahan bulk density tanah sebagai akibat dari pengaruh residu tahun pertama perlakuan amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya dapat dilihat pada gambar 2 dan 3.
Gambar 2: Dinamika perubahan bulk density tanah sebagai akibat dari residu tahun pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara
Dinamika nilai bulk denisty cenderung tidak memperlihatkan peningkatan pada penelitian residu tahun pertama, diduga karena adanya kandungan karbon organik dari dekomposisi residu amelioran in situ batubara bituminous dan lapisan pengotor batu bara.
A B
0,5 0,8 1,1 1,4 1,7
Kondisi Lapangan
Awal Tahun 1 Residu Tahun 1
Bulk Density (g/cm3)
Amelioran Lapisan Pengotor Batu bara (B)
Bulk Density
A0 (Kondisi Lapangan) K0 (Kontrol) B1 (5 ton/ha) B2 (10 ton/ha) B3 (15 ton/ha) B4 (20 ton/ha)
19 Gambar 3: Dinamika perubahan bulk density tanah sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ batu bara bituminous
Dinamika perubahan bulk density pada penelitian residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous sedikit berbeda dengan amelioran lapisan pengotor batu bara. Residu amelioran in situ batu bara bituminous dengan dosis 20 ton ha-1 (C4) tidak menunjukkan perubahan dalam hal peningkatan dan penurunan nilai bulk density antara penelitian tahun pertama dengan penelitian residu tahun pertama. Hasil penelitian Kolodziej et al., (2016) bahwa lahan pasca penambangan yang direhabilitasi dengan pemberian batu bara muda (lignit) dan ditanami gandum musim dingin mengalami penurunan bulk density sangat signifikan dari 1,53 g/cm3 menjadi 1,17 g/cm3.
4.2.2. C-Organik
Residu tahun pertama dari pemberian in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya seperti yang ditunjukkan oleh analisis sidik ragam berpengaruh sangat nyata terhadap C-organik total tanah reklamasi tambang batu bara (Lampiran 11). Residu amelioran in situ batu bara bituminous dengan dosis 25 ton ha-1 (C5) menunjukkan kandungan C-organik total yang paling tinggi diantara dosis residu dan berbeda sangat nyata dengan seluruh dosis yang diberikan kecuali dengan residu amelioran in situ batu bara bituminous dosis 20 ton ha-1 (C4) dengan
0,5 0,8 1,1 1,4 1,7
Kondisi Lapangan
Awal Tahun 1 Residu Tahun 1 Bulk Density (g/cm3)
Amelioran Bautbara Bituminous (C)
Bulk Density
A0 (Kondisi Lapangan) K0 (Kontrol) C1 (5 ton/ha) C2 (10 ton/ha) C3 (15 ton/ha) C4 (20 ton/ha)
20 kandungan C-organik tertinggi yaitu 1,79 %. Perbandingan C-organik total tanah adalah 1,79% berbanding 0,94 hingga 1,72% (Tabel 4). Residu perlakuan amelioran bahan lapisan pengotor batu bara dengan dosis 25 ton ha-1 (B5) berbeda sangat nyata dengan B1 dan kontrol (K0) sedangkan untuk residu perlakuan amelioran in situ batu bara bituminous dengan dosis 25 ton ha-1 (C5) berbeda sangat nyata dengan K0, C1,C2 dan C3.
Tabel 4. Rata-rata C-organik sebagai akibat dari residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya
Kode Perlakuan
Awal* Tahun 1* Pembanding Residu Tahun 1 C-organik
(%)
C-organik (%)
C-organik (%)
C-organik (%)
K0 0.91 1.01f 0,97 0,94f
B1 1.00 1.14ef 1,01 0,99ef
B2 1.17 1.30de 0,97 1,13de
B3 0.87 1.43cd 1,22 1,21cd
B4 1.10 1.69b 1,22 1,33bc
B5 1.03 1.59bc 1,66 1,29cd
C1 0.96 1.20ef 0,96 1,13de
C2 1.01 1.54bc 1,03 1,20cd
C3 1.04 1.47cd 1,18 1,47b
C4 1.00 1.55bc 1,34 1,72a
C5 1.07 2.07a 1,67 1,79a
*Sumber: Ajidirman et al (2022); Pembanding: Pemberian perlakuan seperti layaknya tahun pertama (bukan residu); Keterangan: angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama, menunjukkan tidak ada perbedaan yang nyata dari setiap perlakuan pada uji DMRT taraf 5 %.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin tinggi dosis residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya maka semakin meningkat pula jumlah C-organik. Kandungan C-organik tertinggi terdapat pada penambahan dosis 25 ton ha-1 (C5) yaitu sebesar 1,79%, sedangkan C-organik terendah terdapat pada perlakuan kontrol (K0) yaitu sebesar 0,94%.
Hasil ini sesuai dengan penelitian Ajidirman et al (2022) yang melaporkan bahwa dengan semakin tingginya pemberian dosis amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya terjadi peningkatan kandungan C-organik tanah reklamasi tambang batu bara. Skodowski et al., (2006), melaporkan bahwa mengamendemen tanah Haplic Luvisols dengan Rekulter asal dari batubara coklat secara signifikan
21 menurunkan kemasaman tanah dan meningkatkan kandungan karbon organik di dalam tanah.
Aplikasi bahan organik dapat meningkatkan kandungan karbon organik tanah. Peningkatan C-organik disebabkan oleh dekomposisi bahan organik dari amelioran in situ batu bara bituminous dan lapisan pengotornya yang dapat melepaskan sejumlah senyawa karbon (C) dan karbon merupakan penyusun utama dari semua bahan organik.
Subowo G, (2010) menyatakan bila semakin tinggi jumlah bahan organik dalam tanah, maka membutuhkan waktu yang lama dalam proses dekomposisi oleh mikroorganisme tanah sehingga masih meninggalkan residu bahan organik untuk penanaman selanjutnya. Residu yang terurai secara lambat memiliki dampak yang stabil pada struktur tanah dan memberikan ketahanan lama jangka panjang yang berdampak pada peningkatan kadar bahan organik tanah (Cattaneo et al., 2014).
Terjadinya penurunan kandungan C-organik pada residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya karena bahan organik yang diberikan telah mengalami mineralisasi lebih lanjut oleh mikroorganisme yang mengakibatkan menurun dan hilangnya bahan organik dari dalam tanah. Bahan organik yang telah terdekomposisi akan termineralisasi menjadi hara agar dapat diserap tanaman sehingga kandungan bahan organik tanah menjadi berkurang (Widarti, Wardhini and Sarwono, 2015).
Dinamika perubahan C-organik tanah efek residu tahun pertama perlakuan amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya dapat dilihat pada gambar 4 dan 5.
22 Gambar 4 : Dinamika perubahan C-organik sebagai akibat dari residu tahun
pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara
Dinamika perubahan C-organik total pada penelitian residu tahun pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara mengalami penurunan pada semua dosis residu dibandingkan dengan penelitian tahun pertama.
Gambar 5: Dinamika perubahan C-organik sebagai akibat dari residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous
Secara umum dinamika kandungan C-organik total residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya mengalami penurunan dibanding dengan penelitian tahun pertama kecuali pada dosis residu
0,70 1,00 1,30 1,60 1,90 2,20
Awal Tahun 1 Residu Tahun 1
C-Organik (%)
Amelioran Lapisan Pengotor Batu Bara (B)
C-Organik
K0 (Kontrol) B1 (5 ton/ha) B2 (10 ton/ha) B3 (15 ton/ha) B4 (20 ton/ha) B5 (25 ton/ha) 0,70
1,00 1,30 1,60 1,90 2,20
Awal Tahun 1 Residu Tahun 1
C-Organi (%)
Amelioran Batu Bara Bituminous
C-Organik
K0 (Kontrol) C1 (5 ton/ha) C2 (10 ton/ha) C3 (15 ton/ha) C4 (20 ton/ha) C5 (25 ton/ha)
23 amelioran in situ batu bara bituminous 20 ton ha-1 (C4). Kandungan C- organik total mengalami peningkatan dibandingkan kandungan C-organik awal dan penelitian tahun pertama pada residu amelioran in situ batu bara bituminous pada dosis 20 ton ha-1 (C4).
4.2.3. Kandungan Asam Humat Tanah
Residu tahun pertama dari pemberian amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya seperti yang ditunjukkan oleh analisis sidik ragam berpengaruh sangat nyata terhadap kandungan asam humat tanah reklamasi tambang batu bara (Lampiran 12). Residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dengan dosis 25 ton ha-1 (C5) menunjukkan kandungan asam humat yang paling tinggi diantara dosis residu dan berbeda sangat nyata dengan seluruh dosis yang diberikan dengan kandungan asam humat tertinggi yaitu 0,26 %.
Perbandingan kandungan asam humat tanah adalah 0,26% berbanding 0,08 hingga 0,19 % (Tabel 5).
Tabel 5. Rata-rata kandungan asam humat tanah sebagai akibat dari residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya
Kode Perlakuan
Tahun 1* Pembanding Residu Tahun 1 Asam Humat
(%)
Asam Humat (%)
Asam Humat (%)
K0 0.07e 0,14 0,08d
B1 0.15cde 0,12 0,15bc
B2 0.18bcde 0,15 0,13c
B3 0.28abc 0,16 0,16bc
B4 0.44a 0,14 0,19b
B5 0.27abc 0,12 0,19b
C1 0.10de 0,11 0,16bc
C2 0.21bcde 0,16 0,19b
C3 0.25bcd 0,15 0,15bc
C4 0.34ab 0,16 0,17bc
C5 0.35ab 0,17 0,26a
*Sumber: Ajidirman et al (2022); Pembanding: Pemberian perlakuan seperti layaknya tahun pertama (bukan residu); Keterangan: angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama, menunjukkan tidak ada perbedaan yang nyata dari setiap perlakuan pada uji DMRT taraf 5 %.
24 Residu tahun pertama amelioran bahan lapisan pengotor batu bara dengan dosis 25 ton ha-1 (B5) berbeda sangat nyata dengan B1,B2 dan kontrol (K0), tidak berbeda nyata dengan B4 sedangkan untuk Residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dosis 25 ton ha-1 (C5) berbeda sangat nyata dengan K0, C1,C2, C3 dan C4.
Peningkatan kandungan asam humat berasal dari dekomposisi batu bara bituminous dan lapisan pengotor batu bara yang diberikan. Perubahan nilai rasio C/N menunjukkan bahwa pelapukan telah terjadi. Asam humat dapat diperoleh dari sumber bahan organik apapun salah satunya batu bara bituminous pada tingkat pematangan yang berbeda. Hasil penelitian Ajidirman et al (2022) menunjukkan bahwa kandungan asam humat tanah reklamasi tambang batubara meningkat dengan meningkatnya dosis amelioran yang diterapkan. Batu bara mengandung hingga 50% zat humat (HS), yang sebagian besar adalah asam humat (Krumins et al., 2017). Khan et al., (2014) melapokan bahwa pemberian asam humat turunan dari tiga batubara lignit (hitam, coklat dan setengah putih) dapat memulihkan kandungan asam humat tanah. Berdasarkan pemulihan asam humat dan ketersediaan mikronutrien, batubara hitam dapat diklasifikasikan sebagai kualitas unggul.
Aplikasi asam humat mempengaruhi sifat fisik dan kimia tanah secara berbeda karena perbedaan dalam asalnya, komposisi, dan formulasi. Asam humat berperan penting dalam pemupukan tanah yang memberikan kontribusi terhadap berbagai sifat tanah termasuk khelasi, buffering, interaksi mineral lempung-organik dan pertukaran kapasitas kation yang penting untuk kualitas tanah (Selim & Mosa, 2012). Menurut berbagai penelitian, batu bara lignit memiliki kandungan asam humat yang tinggi dan mengandung berbagai gugus aromatik yang sulit untuk diurai (Tahir et al. 2011). Asam humat lebih banyak tahan terhadap aktivitas mikroorganisme tanah (Syafrullah,2019). Luttge et al. (2005), yang menunjukkan bahwa asam humat dalam tanah dapat meningkatkan kandungan C-organik tanah dan asam humat lebih tahan terhadap tanah aktivitas mikroorganisme, sehingga dapat memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah.
25 Dinamika perubahan kandungan asam humat tanah efek residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya dapat dilihat pada gambar 6 dan 7.
Gambar 6: Dinamika perubahan kandungan asam humat Tanah sebagai akibat dari residu tahun pertama amelioran in situ lapisan pengotor batu bara
Gambar 7: Dinamika perubahan kandungan asam humat tanah sebagai akibat dari residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous
Secara umum dinamika kandungan asam humat residu tahun pertama mengalami penurunan dibanding dengan penelitian tahun pertama kecuali pada dosis residu amelioran in situ batu bara bituminous 5 ton ha-1 (C1). Kandungan
0,05 0,13 0,21 0,29 0,37 0,45
Tahun 1 Residu Tahun 1
Kadar Asam Humat (%)
Amelioran Batu Bara Bituminous (C)
Kandungan Asam Humat Tanah
K0 (Kontrol) C1 (5 ton/ha) C2 (10 ton/ha) C3 (15 ton/ha) C4 (20 ton/ha) C5 (25 ton/ha) 0,05
0,13 0,21 0,29 0,37 0,45
Tahun 1 Residu Tahun 1
Kadar Asam Humat (%)
Amelioran Lapisan Pengotor Batu Bara (B)
Kandungan Asam Humat Tanah
K0 (Kontrol) B1 (5 ton/ha) B2 (10 ton/ha) B3 (15 ton/ha) B4 (20 ton/ha) B5 (25 ton/ha)
26 asam humat mengalami peningkatan dibandingkan kandungan asam humat awal dan penelitian tahun pertama pada residu amelioran in situ batu bara bituminous 5 ton ha-1 (C1).
Asam humat adalah fraksi karbon organik tanah yang paling penting, dan merupakan faktor penting untuk pemeliharaan kesuburan tanah karena itu adalah penyusun pupuk organik yang utama (Chefetz et al., 2000) yang bisa menambah nutrisi, memperbaiki agregasi tanah, dan merangsang keragaman mikroba (Carpenter et al, 2000). Asam humat diekstraksi dari berbagai organik yang sebagian besar digunakan dalam pertanian sebagai pupuk hayati dan pembenah tanah (Chen et al, 2004).
4.2.4. pH Tanah
Residu tahun pertama dari pemberian in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya seperti yang ditunjukkan oleh analisis sidik ragam tidak berpengaruh nyata terhadap pH tanah reklamasi tambang batu bara (Lampiran 13).
pH tanah reklamasi tambang batu bara awal/sebelum pemberian perlakuan (4,36- 4,65), penelitian tahun pertama (4,80-5,05) dan residu tahun pertama (4,60-4,73) dapat dilihat pada Tabel 6. Peningkatan C-organik total karena perlakuan pemberian amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya pada penelitian tahun pertama diikuti dengan terjadinya peningkatan pH tanah.
Namun hal ini tidak terjadi pada penelitian residu tahun pertama dimana pH tanah menurun dibandingkan dengan penelitian tahun pertama. Penurunan pH tanah pada residu tahun pertama amelioran in situ batu bara bituminous dan bahan lapisan pengotornya terjadi pada dosis yang lebih tinggi daripada yang lebih rendah.
Terjadinya penurunan pH diduga karena terjadinya oksidasi sulfur selama proses dekompisisi amelioran yang telah diberikan. Bayer et al. (2001) menyatakan bahwa naik turunnya pH tanah merupakan fungsi ion H+ dan OH-, jika konsentrasi ion H+ dalam larutan tanah naik, maka pH akan turun dan jika konsentrasi ion OH- naik maka pH akan naik.
