BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Evaluasi Kesuburan Tanah
Produktivitas optimum suatu sistem tanaman tergantung kepada pemberian pemupukan, baik sebagai unsur hara ataupun bahan lain. Walaupun ada pemberian satu atau lebih unsur hara namun jumlah unsur hara yang terangkut bersama panen umumnya jauh lebih banyak dari yang diberikan. Pengangkutan hara yang terus menerus tanpa atau dengan penambahan hara yang sedikit akan mengakibatkan tanaman stres dan penurunan hasil.
Banyaknya unsur hara atau kapur yang harus diberikan ke sistem tanah-tanaman dapat ditentukan secara tepat dengan mengetahui tingkat kesuburan suatu tanah, maka dilakukanlah evaluasi kesuburan tanah. Hasil evaluasi akan mampu memberikan gambaran tentang keadaan hara didalam tanah dan berapa unsur hara, dalam bentuk pupuk, atau kapur yang harus diberikan sehingga dapat diperoleh produksi tanaman yang diinginkan.
Evaluasi kesuburan tanah dapat dilakukan di Laboratorium, di rumah kaca, atau di lapangan. Evaluasi di laboratorium akan menunjukkan keadaan fraksi kimia unsur hara di tanah atau di tanaman. Sementara evaluasi di rumah kaca akan memberikan informasi besarnya unsur hara yang tersedia bagi tanaman pada kondisi lingkungan yang dibuat teratur dan terkendali. Sedangkan di lapangan memberikan petunjuk tentang besarnya persediaan unsur hara untuk suatu spesies tanaman tertentu yang ditanam di tanah pada keadaan lingkungan tertentu pula.
2.2 Analisis Tanah
Sebagai analisis kuantitatif, analisis tanah melalui beberapa tahapan atau langkah-langkah untuk dapat menetapkan jumlah suatu analit. Agar diperoleh hasil analisis yang tepat, maka setiap tahapan kerja harus dipahami betul, Karena tidak jarang kesalahan kecil di satu tahapan kerja akan mengakibatkan kesalahan yang fatal pada hasil analisis atau terhadap kebijaksanaan yang diambil.
Tahapan kerja analisis tanah tidaklah sama dengan tahapan kerja analisis kuantitatif bahan-bahan lain, walaupun untuk tahapan tertentu ada juga yang sama. Oleh sebab itu seorang analis kuantitatif belum tentu mampu menganalisis tanah atau tanaman secara benar dan tepat.
Secara garis besar analisis tanah terdiri dari 7 tahap yaitu:
1. Pengambilan Contoh (Sampling) 2. Persiapan Contoh (Handling) 3. Ekstraksi dan Pemisahan 4. Pengukuran
5. Perhitungan 6. Interpretasi 7. Rekomendasi
(Mukhlis, 2007). 2.3 Unsur-Unsur Hara yang dibutuhkan kelapa sawit
Dari 16 unsur essensial bagi tanaman dan jasad renik, tujuh diperlukan dalam jumlah sedikit dan oleh karenanya mereka disebut unsur mikro. Mereka ini adalah besi,
mangan, seng, tembaga, boron, molybdenum, dan klor. Unsur lain seperti silika, vanadium dan natrium kelihatannya sangat membantu pertumbuhan tanaman tertentu. Yang lain, seperti kobalt, yodium dan fluor merupakan unsur esensial bagi pertumbuhan binatang, tetapi ternyata tidak diperlukan oleh tanaman. Perhatian terhadap unsur mikro meningkat dengan pesat. Hal-hal berikut dapat dijadikan penyebabnya: (1) terangkutnya unsur mikro dalam tanaman menyebabkan persediaan dalam tanah mencapai titik tidak dapat menunjang pertumbuhan normal; (2) jenis unggul dan penggunaan pupuk makro mempertajam menurunnya unsur mikro tanah; (3) penggunaan pupuk berkadar unsur tinggi praktis meniadakan peluang digunakannya bahan-bahan kurang murni, sehingga kontaminasi unsur mikro berkurang dalam pupuk; dan (4) kemampuan ilmu manusia mengenal gejala kekurangan unsur mikro telah demikian meningkatnya dibandingkan dengan masa lampau. Desakan terhadap efisiensi berproduksi akan terus memperhatikan unsur mikro ini.
Salah satu sifat umum unsur mikro ialah mereka diperlukan dalam jumlah sedikit, juga mereka dapat merusak bila dijumpai dalam jumlah banyak. Pengendalian terhadap jumlah yang diberikan sebagai pupuk perlu dilakukan mengingat keseimbangan unsur hara (Buckman,1974).
2.4 Unsur Hara Besi
Besi (Fe) merupakan unsur mikro yang diserap dalam bentuk ion ferri (Fe3+) ataupun ferro (Fe2+). Berdasarkan hasil penelitian , Fe dan unsur lainnya dapat diserap dalam bentuk khelat (ikatan logam dengan bahan organik). Dalam tanah, kadar Fe berkisar antara 1000 ppm sampai 100.000 ppm. Pada tanah yang yang dikelola secara
kering (tegalan, kebun), terjadi oksidasi pada tanah termasuk Fe (II) oksida hidrat menjadi Fe (III) oksida hidrat. Pada tanah basah, reaksi asam Fe (III) kemungkinan dapat berbentuk KFe3(OH)6(SO4) atau mineral jarosit dan NaFe3(OH)6(SO4) (natrojarosit) dan Fe3(SO4)3. 9H2O (kokuinolit). Jarosit merupakan mineral lempung yang berwarna kuning dan dapat digunakan untuk determinasi adanya tanah sulfat asam. Bila suasana tergenang atau disawahkan maka suasana reduksi; Fe(II) mendominasi senyawa Fe yang ada.
Besi (Fe) dapat juga diserap dalam bentuk khelat, sehingga pupuk Fe dibuat dalam bentuk khelat. Khelat Fe yang biasa digunakan adalah Fe-EDTA, Fe-DTPA dan khelat yang lain. Fe dalam tanaman sekitar 80% yang terdapat dalam kloroplas atau sitoplasma. Penyerapan Fe lewat daun dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyerapan lewat akar, terutama pada tanaman yang mengalami defisiensi Fe. Dengan demikian pemupukan lewat daun sering diduga lebih ekonomis dan efisien. Fungsi Fe antara lain sebagai penyusun klorofil, protein, enzim, dan berperan dalam perkembangan kloroplas. Sitokrom merupakan enzim yang mengandung Fe porfirin.
Fungsi lain Fe ialah sebagai pelaksana pemindahan elektron dalam proses metabolisme. Proses tersebut misalnya reduksi N2, redoktase sulfat, redoktase nitrat. Kekurangan Fe menyebabakan terhambatnya pembentukan klorofil dan akhirnya juga penyusunan protein menjadi tidak sempurna Defisiensi Fe menyebabkan kenaikan kadar asam amino pada daun dan penurunan jumlah ribosom secara drastis. Penurunan kadar pigmen dan protein dapat disebabkan oleh kekurangan Fe.
Fungsi lain Fe adalah mengaktifkan enzim hidrogenase fumarat, oksidase, dan sitokrom. Kekurangan Fe mengakibatkan berkurangnya produksi klorofil. Menurut Lindsay (1974), kekurangan Fe dapat diganti dengan hara Molibdenum (Mo) apabila
terpaksa. Enzim sitokrom, katalase, dipeptidase, peroksidase, dan sebagainya mempunyai peranan penting sebagai katalisator reduksi-oksidasi. Kekurangan Fe akan mengakibatkan pengurangan aktivitas semua enzim tersebut selain juga terjadi penimbunan nitrat atau sulfat dalam jaringan tanaman (Rosmarkam, 2002).
2.4.1 Sumber Besi
Kerak bumi mengandung 56.000 ppm Fe yang terikat dalam batuan beku, batuan endapan dan jabarannya. Batu granit mengandung 27.000 ppm, basalt 86.000 ppm, batu kapur 3.800 ppm, batu pasir 9.800 ppm dan batu liat 47.000 ppm. Mineral utama yang mengandung besi antara lain a) oksida : gutit (FeOOH), magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), b) sulfida : pirit (FeS), pirotit, c) silikat : olivin (Mg, Fe)2SiO4, kamosit dan glaukonit.
Unsur hara besi (Fe) diserap tanaman dalam bentuk kation Fe++ dengan ciri pengangkutan serupa kation lain. Kepekatan Fe dalam larutan untuk memungkinkan pasok Fe tetap terjaga adalah 0,2 ppm Fe. Serapan Fe meningkat dengan meningkatnya kepekatannya dalam larutan, dan laju penyerapan ini mencapai maksimal jika mekanisme menjadi jenuh.
2.4.2 Peranan Besi dalam Tanaman
Peranan besi (Fe) dalam metabolisme tanaman telah diamati sejak tahun 1844 yaitu peranannya dalam menjaga klorofil dalam tanaman. Namun demikian, mekanisme pengendalian klorofil oleh Fe ini belum jelas. Besi sangat penting dalam pembentukan klorofil namun tidak menjadi bagian dari molekul itu.
Fungsi besi dalam tanaman tergabung dengan sistem enzim pernafasan tertentu seperti : katalase, paraoksidase dan sitokrom a, sitokrom b, sitikrom c, feredoksin,
ferikrome dan suksinik dehidrogenase. Besi termasuk analisa hara tidak mobil dan jika terjadi kekurangan, analisa hara Fe di daun tua tidak ditranslokasikan ke daun muda dan ini menjadikan dedaunan di titik tumbuh memperlihatkan klorosis antarvena. Jika kekurangan berlangsung terus, dedaunan ini menjadi putih dan pertumbuhan terhenti.
Kekurangan besi pada tanaman menyebabkan klorosis pada jaringan daun karena ketidakcukupan sintesis klorofil. Pada tanaman sehat, sekitar 60% dari seluruh besi daun terpusat dalam kloroplast. Peranan Fe dalam sintesis klorofil diduga melalui keterlibatannya dalam kondensasi asam suksinik dan glisin untuk membentuk asam gama-aminolevulinik, dan kemudian terkondensasi membentuk gugus pirol dan terkondensasi kembali membentuk protoparifin. Penggabungan magnesium kedalam molekul untuk membentuk klorofil melalui aksi katalitik Fe ( Mas’ud, 1993).
2.4.3 Klorosis Besi Yang Terangsang
Klorosis yang umum terdapat pada tanaman yang tumbuh pada tanah-tanah berkapur sering diacu sebagai klorosis yang terangsang oleh kapur. Istilah ini dipakai karena tanaman yang menderita klorosis yang terangsang oleh kapur dapat mempunyai kadar Fe yang rendah maupun tidak. Imobilisasi Fe dalam jaringan diakui merupakan faktor utama. Kekurangan Fe tanaman-tanaman yang klorotik sering lebih tinggi daripada tanaman-tanaman yang sehat.
Faktor utama yang berkaitan dengan klorosis pada tanah-tanah berkapur tampaknya adalah pengaruh ion bikarbonat pada penyerapan dan/atau translokasi dalam tanaman. Disamping pengaruh ion bikarbonat terhadap ketersediaan Fe, terdapat beberapa interaksi hara lain yang diketahui mempengaruhi penggunaan dan penyerapan Fe oleh tanaman. Para peneliti telah mengamati bahwa sejalan dengan menjadi rendahnya
pasokan Fe pada tanah-tanah alkalin dan berkapur karena tingginya pH, hara mikro yang lain akan merangsang kekurangan Fe. Pengaruh hara mikro lainnya sering lebih parah pada tanah-tanah alkalin. Tanah-tanah ini sering mempunyai kandungan bahan organik yang rendah, yang mempengaruhi pasokan hara mikro.
Kerentanan terhadap klorosis Fe tergantung pada kemampuan tanggap suatu tanaman terhadap stres Fe. Para peneliti menemukan bahwa kemampuan ini dikendalikan secara genetik dan secara spesifik berhubungan dengan kemampuan tanaman melepas ion-ion H+ dan substansi reduktase dari akar-akarnya. Fospor tampaknya merupakan faktor utama penyebab klorosis Fe. Sejumlah penelitian telah dilakukan pada tanah-tanah atau larutan hara di bawah kondisi yang dikontrol untuk mengevaluasi masalah tersebut. Tanah-tanah alkalin, khususnya yang berkapur, secara alami mempunyai ketersediaan P yang rendah.
2.4.4 Memperbaiki klorosis Besi
Klorosis besi pada tanaman-tanaman yang rentan pada tanah-tanah berkapur tidak dapat diperbaiki dengan mudah. Dalam kenyataannya untuk tanaman lapangan, rekomendasi yang paling umum bukanlah menanam tanaman-tanaman yang rentan terhadap klorosis. Tetapi menggantinya dengan tanaman-tanaman yang kurang rentan. Hal ini tidak berarti bahwa Fe tidak dapat secara efektif diberikan terhadap tanaman. Tersedia beberapa pupuk Fe yang dapat memperbaiki klorosis Fe. Akan tetapi, takaran yang harus diberikan terlalu tinggi atau jumlah tindakan pemberian yang dibutuhkan untuk klorosis Fe yang parah terlalu banyak untuk dianggap layak secara ekonomis pada semua tanaman kecuali tanaman komersial yang nilainya tertinggi. Keefektifan
pupuk-pupuk Fe ini sangat bervariasi, tergantung pada pH tanah. Untuk memperbaiki klorosis dengan menggunakan sumber-sumber Fe anorganik melalui pemberian pada tanah, umumnya diperlukan takaran yang sangat tinggi (Engelstad,1997).
2.5 Keadaan yang memungkinkan terjadinya kekurangan unsur mikro
Keadaan-keadaan dimana unsur mikro dapat membatasi pertumbuhan tanaman ialah: (1) tanah pasir bereaksi masam dan telah mengalami pencucian hebat; (2) tanah organik; (3) tanah ber-pH tinggi; dan (4) tanah yang terus menerus ditanami dan dipupuk berat unsur makro.
Tanah pasir bereaksi masam dan telah tercuci berat berkadar unsur mikro rendah karena: (1) bahan induknya memang miskin karena unsur mikro; dan (2) pencucian telah menghilangkan sebagian besar dari unsur mikro yang memang sudah sedikit.
Jumlah unsur mikro dalam tanah organik tergantung dari jumlah unsur tersebut yang terkumpul ditempat, berasal dari pencucian atau penghanyutan dari tempat lain. Dalam beberapa hal, kecepatan pertumbuhan begitu lambat sehingga kadarnya selalu rendah dan lebih rendah daripada tanah mineral disekitarnya. Usaha intensif di tanah organik mempercepat munculnya kekurangan unsur mikro. Sebagian besar dari hasil pertanaman diangkut dari tanah. Akhirnya hara mikro dan makro harus ditambahkan dalam bentuk pupuk bila sesuatu tingkat produksi diinginkan.penanaman tanah mineral yang dipupuk secara intensif mempercepat munculnya kekurangan unsur mikro, terutama bila tanah bertekstur kasar.
2.6 Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)
SSA merupakan alat instrumentasi yang paling banyak digunakan untuk mengukur kadar unsur-unsur. Bila suatu larutan analit diaspirasikan ke dalam nyala api
maka akan terjadi suatu larutan berbentuk gas yang disebut plasma. Plasma ini berisi partikel-partikel atom yang telah teratomisasi (telah direduksi menjadi atom-atomnya). Pada SSA, radiasi dari suatu sumber radiasi yang sesuai (lampu katoda cekung) dilewatkan kedalam nyala api yang telah teratomisasi maka radiasi tersebut akan diabsorbsi diketahui dari selisih radiasi asal dengan radiasi yang diteruskan (yang tidak diabsorbsi).konsentrasi unsur diperoleh berdasarkan besarnya radiasi yang diabsorbsi, sesuai dengan hukum Beer, bahwa hubungan antara absorben dengan konsentrasi berbanding lurus atau linier. Untuk menentukan konsentrasi suatu unsur dapat diketahui dengan menggunakan larutan standar untuk mendapatkan kurva kalibrasi (Mukhlis,2007).
2.6.1 Analisis kuantitatif dengan SSA
Untuk keperluan analisis kuantitatif dengan SSA, maka sampel harus dalam bentuk larutan. Untuk menyiapkan larutan, sampel harus diperlakukan sedemikian rupa yang pelaksanaannya tergantung dari macam dan jenis sampel. Yang penting untuk diingat adalah bahwa larutan yang akan dianalisis haruslah sangat encer. Ada beberapa cara untuk melarutkan sampel yaitu :
1. Langsung dilarutkan dengan pelarut yang sesuai 2. Sampel dilarutkan dalam suatu asam
3. Sampel dilarutkan dalam suatu basa kemudian hasil leburan dilarutkan dalam pelarut yang sesuai.
Metode pelarutan apapun yang akan dipilih untuk dilakukan analisis dengan SSA, yang terpenting adalah bahwa larutan yang dihasilkan harus jernih, stabil, dan tidak
menganggu zat-zat yang akan dianalisis. Ada beberapa metode kuantifikasi hasil analisis dengan metode SSA yaitu dengan menggunakan kurva kalibrasi dengan perbandingan langsung menggunakan dua baku, dan dengan menggunakan metode standar adisi (metode penambahan baku).
2.6.2 Gangguan–gangguan pada Spektrofotometri Serapan Atom
Yang dimaksud dengan gangguan–gangguan (interference) pada SSA adalah peristiwa-peristiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan konsentrasinya dalam sampel. Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam SSA adalah sebagai berikut : 1. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi
banyaknya sampel yang mencapai nyala.
Sifat-sifat tertentu matriks sampel dapat menganggu analisis yakni matriks tersebut dapat berpengaruh terhadap laju aliran bahan bakar/gas pengoksidasi. Sifat-sifat tersebut viskositas, tegangan permukaan, berat jenis, dan tekanan uap. Gangguan matriks yang lain adalah pengendapan unsur yang dianalisis sehingga jumlah atom yang mencapai nyala menjadi lebih sedikit dari konsentrasi yang seharusnya terdapat dalam sampel.
2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah/banyaknya atom yang terjadi di dalam nyala.
Terbentuknya atom-atom netral yang masih dalam keadaan azas di dalam nyala sering terganggu oleh dua peristiwa kimia yaitu disosiasi senyawa-senyawa yang tidak sempurna dan ionisasi atom-atom didalam nyala.
Terjadinya refraktorik (sukar diuraikan dalam nyala api). Contoh senyawa refraktorik adalah oksida-oksida dan garam-garam fosfat, silikat, aluminat dari logam
alkali tanah. Dengan terbentuknya senyawa yang bersifat refraktorik, maka akan mengurangi jumlah atom netral yang ada di dalam nyala.
Ionisasi atom-atom dalam nyala dapat terjadi jika suhu yang digunakan untuk atomisasi terlalu tinggi. Prinsip analisis dengan SSA adalah mengukur absorbansi atom-atom netral yang berada dalam keadaan azas. Jika terbentuk ion maka akan menganggu pengukuran absorbansi atom netral karena spektrum absorbansi atom-atom yang mengalami ionisasi tidak sama dengan spektrum atom dalam keadaan netral.
3. Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan bukan oleh absorbansi atom yang dianalisis, yakni absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi didalam nyala.
Adanya gangguan-gangguan diatas dapat di atasi dengan menggunakan cara-cara sebagai berikut :
a. Penggunaan nyala/suhu atomisasi yang lebih tinggi b. Penambahan senyawa penyangga
c. Pengekstraksian unsur yang akan dianalisis d. Pengekstraksian ion atau gugus penganggu
4. Gangguan oleh penyerapan non-atomik
Gangguan jenis ini berarti terjadinya penyerapan cahaya dari sumber sinar yang bukan berasal dari atom-atom yang akan dianalisis. Penyerapan non-atomik dapat disebabkan adanya penyerapan cahaya oleh partikel-partikel padat yang berada dalam nyala. Cara mengatasi gangguan ini adalah dengan bekerja pada panjang gelombang yang lebih besar atau pada suhu yang lebih tinggi. Jika kedua cara ini masih belum membantu
menghilangkan gangguan penyerapan non-atomik ini, maka satu-satunya cara adalah dengan mengukur besarnya penyerapan non-atomik menggunakan sumber sinar yang memberikan spektrum kontinyu (Rohman, 2007).
