Pengaruh Silikat terhadap Pola Pelepasan Fosfor Andisol Lembang dengan Menggunakan Succesive Resin Extraction

(1)

PENGARUH SILIKAT TERHADAP POLA PELEPASAN

FOSFOR ANDISOL LEMBANG DENGAN MENGGUNAKAN

SUCCESIVE RESIN EXTRACTION

RIDHO BILHAQ A14070084

PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA LAHAN DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN

FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

SUMMARY

RIDHO BILHAQ. The Effect of Silicate to the Releasing Pattern of Phosphorus Andisol Lembang with Successive Resin Extraction. Supervised by ARIEF HARTONO and LILIK TRI INDRIYATI

Andisol is soil order which covers wide area in Lembang, West Java. Lembang is a horticultural crops area with intensive phosphorus (P) fertlization for years. Therefore P total in Andisol Lembang is very high. The efforts to mine P in Andisol Lembang is necessary to increase the efficiency of P fertilization and to decrease P enrichment in water system. The objective of this research was to evaluate the effect of silicate to the realeasing pattern of native P from Andisol Lembang.

Soil sample was collected from Indonesian Vegetables Research Institute, Lembang, West Java. Silicate in form Na2SiO3 (Sodium Silicate) equal

0%, 1%, 2.5% and 5% CaSiO3(Calsium Silicate) that was used by Hartono

(2008b) was added to the 300 g (oven-dry weight) soil and incubated for one month. A completely randomized design in three replications was set up. The number of experiment units were twelve experiment units. Water content was maintained on 80 % water field capacity. Phisicochemical properties analysis, P fractionation and P successive resin extraction were held at Chemical and Soil Fertility Laboratory, Soil Science and Land Resource Department. After one month incubation, ten successive resin extraction and P fractionation were conducted. Data of successive resin extraction were simulated with first order kinetic equation.

The results with successive resin extraction showed that application of silicate increased the maximum P release. Silicate application in form Na2SiO3

(Sodium Silicate) equal 5% CaSiO3(Calsium Silicate) resulted in the highest

maximum P released. While the application 0, 1 and 2.5 % resulted in the maximum P released 275, 479, and 744 mg P kg-1 respectively. pH values after silicate application increased to neutral pH. Silicate application in form Na2SiO3

(Sodium Silicate) equal 5% CaSiO3(Calsium Silicate) resulted pH increasing to

the pH 7.0. While the application 0, 1 and 2.5 % resulted pH 6.5, pH 6.7 and pH 6.7 respectively. The results from P recovery showed that Pinorganic Fraction

(amount of cumulative resin-Pi, NaHCO3-Pi, NaOH-Pi, and HCl-Pi) in initial ware

not different from those silicate treatment.The changes of P fractions after successive resin extraction showed that NaOH-Pinorganic (Al-P dan Fe-P) dan HCl-

Pinorganic (Ca-P) were P fractions contributed to P released. Each fraction contribute

42 and 40 % from total resin-Pi value respectively. The results suggested that

silicate can be used to mine P from Andisol Lembang.

(3)

RINGKASAN

RIDHO BILHAQ. Pengaruh Silikat terhadap Pola Pelepasan Fosfor Andisol Lembang dengan Menggunakan Succesive Resin Extraction. Dibawah Bimbingan ARIEF HARTONO dan LILIK TRI INDRIYATI

Andisol merupakan orde tanah yang menempati areal yang sangat luas di Lembang, Jawa Barat. Daerah Lembang merupakan daerah pertanian hortikultur dengan tingkat pemupukan fosfor (P) yang relatif sangat intensif dan berlangsung selama bertahun-tahun. Oleh karena itu total P pada Andisol Lembang sangat tinggi. Usaha menambang P Andisol Lembang sangat diperlukan untuk meningkatkan efesiensi pemupukan P dan mengurangi terjadinya pengkayaan P pada sistem air tanah di Lembang. Penelitian ini memiliki tujuan untuk mengevaluasi pengaruh silikat terhadap pola pelepasan P Andisol Lembang.

Contoh tanah diambil di Balai Penelitian Tanaman Sayuran Lembang, Jawa Barat. Silikat dalam bentuk Na2SiO3 (Natrium Silikat) setara dengan

perlakuan dosis 0%, 1%, 2.5% dan 5% CaSiO3 (Kalsium Silikat) seperti yang

telah dilakukan Hartono (2008b) ditambahkan kedalam 300 g ( berat kering mutlak) tanah dan diinkubasi satu bulan. Setiap perlakuan diulang tiga kali dalam rancangan acak lengkap sehingga didapat 12 satuan percobaan. Kadar air dijaga dalam kondisi 80% kapasitas lapang. Analisis sifat fisik kimia, fraksionisasi P dan ekstraksi P dilakukan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan. Setelah satu bulan, dilakukan 10 kali succesive resin extraction dan P fraksionasi. Data dari successive resin extraction di olah dengan persamaan first order kinetic.

Hasil dari Penelitian yang diolah dengan persamaan First Order Kinetic menunjukkan bahwa perlakuan silikat dalam 10 kali ekstraksi nyata meningkatkan resin-Pi maksimum yang dapat dilepaskan. Penggunaan silikat dalam bentuk

Na2SiO3 (Natrium Silikat)setara dengan perlakuan dosis 5% CaSiO3 (Kalsium

Silikat) menghasilkan nilai maksimum P-dilepaskan tertinggi. Sementara perlakuan 0%, 1%, dan 2.5% berturut-turut adalah 275, 479 dan 744 mg P kg-1. Nilai pH setelah perlakuan silikat meningkat hingga mendekati pH netral. Penggunaan silikat dalam bentuk Na2SiO3 (Natrium Silikat) setara dengan

perlakuan dosis 5% CaSiO3 (Kalsium Silikat) meningkatkan nilai pH menjadi pH

7 Sementara perlakuan 0, 1 dan 2.5 % berturut-turut pH 6.5, pH 6.7, dan pH 6.7. Hasil dari recovery P menunjukan bahwa Fraksi P inorganik (Jumlah Nilai resin-Pi kumulatif, NaHCO3-Pi, NaOH-Pi, dan HCl-Pi) pada fraksionasi awal dan

perlakuan silikat relative tidak jauh berbeda. Perubahan kadar dari fraksi-fraksi P setelah successive resin extracton menunjukkan bahwa fraksi NaOH-Pi (Al-P dan

Fe-P) dan HCl-Pi (Ca-P) adalah fraksi P yang memberikan kontribusi terhadap

pelepasan P. Secara berturut-turut kontribusi fraksi tersebut adalah 42 dan 40 %. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dengan pemberian silikat pada tanah dapat digunakan untuk menambang P pada Andisol Lembang.

(4)

PENGARUH SILIKAT TERHADAP POLA PELEPASAN

FOSFOR ANDISOL LEMBANG DENGAN MENGGUNAKAN

SUCCESIVE RESIN EXTRACTION

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian

Institut Pertanian Bogor

RIDHO BILHAQ A14070084

PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA LAHAN DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN

FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(5)

LEMBAR PENGESAHAN

JUDUL : Pengaruh Silikat terhadap Pola Pelepasan Fosfor Andisol Lembang dengan Menggunakan Succesive Resin Extraction NAMA : Ridho Bilhaq

NOMOR POKOK : A14070084

Menyetujui

Tanggal Lulus :

Pembimbing I

Dr. Ir. Arief Hartono, M.Sc NIP.19680628 199303 1 012

Mengetahui

Ketua Departemen

Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc NIP.19621113 198703 1 003

Pembimbing II

(6)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Pekanbaru pada Tanggal 3 agustus 1989 sebagai putra pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Afrizal Gindow dan Ibu Rita Afrizal. Pada Tahun 1993 penulis memulai studinya di TK Maharani Medan dan lulus pada tahun 1995. Penulis melanjutkan pendidikan di SD Harapan 2 Medan hingga tahun 1999 dan menyambung di SD Islam Al-Azhar 9 Bekasi pada tahun 1999 hingga lulus pada tahun 2001. Setelah itu, penulis melanjutkan pendidikan di SMP Islam Al-Azhar 9 Bekasi dan lulus pada tahun 2004. Kemudian penulis bersekolah di SMA Islam Al-Azhar 4 Bekasi dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun yang sama, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) Melalui Jalur Beasiswa Utusan Daerah (BUD) dengan mayor Manajemen Sumberdaya Lahan, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian-IPB. Untuk melengkapi kompetensi Mayor, penulis memilih minor dari departemen Arsitekstur Lanskap dengan program Arsitektur Lanskap.

(7)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala limpahan berkat dan rahmat-Nya sehingga skripsi berjudul “Pengaruh Silikat terhadap Pelepasan Fosfor Andisol Lembang dengan Menggunakan Successive Resin Extraction ini dengan baik. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih sebesar-besarnya kepada:

1. Dr. Ir. Arief Hartono, M.Sc. Agr, selaku dosen pembimbing skripsi I yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, saran, dan motivasi dalam penyusunan skripsi ini.

2. Dr. Ir. Lilik Tri Indriyati, M.Sc. selaku dosen pembimbing skripsi II yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, saran, dan motivasi dalam penyusunan skripsi ini.

3. Dr. Ir. Sri Djuniwati, M.Sc. Selaku dosen penguji atas saran, masukan dan motivasinya dalam penyusunan skripsi ini

4. PT EAST WEST SEED INDONESIA atas beasiswa dan bantuan dana pendidikan selama empat tahun ajar di Institut Pertanian Bogor

5. Balai Penelitin Tanaman Sayuran, Lembang, Jawabarat, atas bantuan dalam menyediakan tempat dalam melakukan penelitian lapang.

6. Ayah (Afrizal Gindow), Ibu (Rita Afrizal), dan adik adik penulis (Fadhlan Siddiq dan Rafa Tartilla) atas dukungan, doa, semangat, dan kasih sayang. 7. Rekan-rekan selama kuliah di IPB M Fadlullah, Winda Puspitasari. Indah

Permatasari

8. Rekan-rekan selama berkuliah di Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Ervindy Navarudin, Fecky Chandra A, M Asrar Iqbal , Deny Rio Hartono, Devi Mayasari dan teman teman seperjuangan lainnya

(8)

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... vii

I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Tujuan ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Andisol ... 3

2.2. Fosfor dalam Tanah ... 3

2.3. Mekasnisme Erapan P ... 4

2.4. Metode Fraksionasi P ... 6

2.5. Pengaruh SiO32- (Silikat) terhadap P pada Tanah ... 6

III. BAHAN dan METODE 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 8

3.2. Alat dan Bahan ... 8

3.3. Metode Penelitian ... 8

3.4. Analisis Data ... 10

IV. HASIL dan PEMBAHASAN 4.1. Sifat Fisikokimia Andisol Lembang ... 12

4.2. Fraksionisasi P Sebelum Perlakuan Silikat ... 13

4.3. Percobaan Succesive Resin Extraction ... 14

4.4. Fraksionisasi P Setelah Successive Resin Extraction ... 16

V. KESIMPULAN dan SARAN ... 20

VI. DAFTAR PUSTAKA ... 21

(9)

DAFTAR TABEL

Nomor Teks

1. Sifat Fisikokimia Andisol Lembang ... 12

2. Fraksionisasi Sebelum Perlakuan Silikat ... 13

3. Parameter Succesive Resin Extraction ... 15

4. Nilai pH Setelah Perlakuan Silikat ... 16

5. Fraksionisasi Akhir Andisol P setelah Percobaan Successive Resin Extraction ... 16

6. Recovery Fraksi-fraksi P Inorganik Tiap Perlakuan Setelah Percobaan Successive Resin Extraction ... 17

7. Persentase Kontribusi Fraksi NaHCO3-Pi, NaOH-Pi dan HCl-Pi Terhadap Total Kumulatif Resin-Pi ... ` 18

DAFTAR GAMBAR Nomor Teks 1 Pertukaran H2PO4- ke dalam Permukaan Oksida Fe ... 5

2 Diagram Alir Percobaan Successive Resin Extraction yang Dilanjutkan dengan Fraksionasi P (Hartono, 2008b). ... 10

3 Pola Pelepasan P dengan Menggunakan Succesive Resin Extraction.. 14

LAMPIRAN Nomor Teks 1 Analisis Regresi Pengaruh Silikat terhadap Nilai Resin-Pi ... 24

(10)

I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Andisol merupakan ordo tanah yang menempati areal yang sangat luas di Lembang, Jawa Barat. Daerah Lembang merupakan daerah pertanian hortikultur dengan tingkat pemupukan fosfor (P) yang sangat intensif. Oleh karena itu jumlah total P di Andisol Lembang sangat tinggi. Hartono (2007) melaporkan bahwa total P di Andisol Lembang sekitar 5000 mg P kg-1. Jumlah ini sangat tinggi dibandingkan dengan tanah-tanah lahan kering lainnya di Indonesia. Dalam kaitan untuk meningkatkan efesiensi pemupukan P dan mengurangi pengkayaan P pada sistem air, maka usaha untuk manambang P yang ada pada Andisol merupakan hal yang sangat penting. Dengan menambang P maka input pupuk P dari luar bisa dikurangi.

Bahan induk Andisol Lembang adalah tuff andesitic yang berasal dari Gunung Tangkuban Perahu dengan susunan liat yang didominasi oleh liat alofan (Tan, 1984). Mineral liat alofan merupakan produk dari pelapukan Gelas Vulkan (Si(OH)4) dan Plagioklas (Al(OH)3) dan biasanya berbentuk amorf (Wada, 1989).

Analisis mineral liat yang dilakukan dengan X-ray Diffraction Analysis oleh Hartono (2008a) memperlihatkan tidak ada titik puncak pada hasil analisis, hal ini menunjukkan bahwa keseluruhan mineral liat yang terkandung ialah mineral liat amorf. Pada Andisol P umumnya di erap kuat oleh hidrous oksida Al dan Fe yang amorf. Oleh karena itu diduga bahwa pupuk P yang diberikan pada tanah Andisol dierap dalam bentuk Al-P dan Fe-P. Erapan oleh alofan dan hidrus oksida Al dan Fe amorf membuat P relatif tidak tersedia bagi tanaman. Akan tetapi dengan terakumulasi P pada komplek erapan maka diharapkan energi ikatan tidak sekuat jika P dalam jumlah yang sedikit pada komplek erapan.

(11)

mengurangi erapan P pada tanah dan mengakibatkan P lebih tersedia pada larutan tanah. Efisiensi Si dalam mengurangi erapan P meningkat dengan meningkatnya pH dan konsentrasi Si ( Kim dan Lee, 2007).

Penelitian mengenai bagaimana silikat menggantikan P yang dierap oleh Andisol Lembang dan berapa total P yang dapat dilepaskan pada Andisol Lembang belum dilakukan. Oleh karena itu penelitian ini mengevaluasi pengaruh silikat terhadap pola pelepasan P Andisol Lembang diperlukan

1.2 Tujuan

Tujuan dari Penelitian ini adalah mengevaluasi penggunaan SiO3

(12)

II. TINJAUAN

PUSTAKA

2.1 Andisol

Nama Andisol yang sebelumnya adalah Andosol diperkenalkan pada tahun 1947. Nama tersebut mengidentifikasikan order tanah pada sistem Amerika Serikat, dengan arti tanah gelap yang berasal dari bahasa Jepang yaitu An (gelap) dan Do (tanah) (Roy, 1979). Andisol merupakan tanah yang berkembang dari abu vulkan pada kondisi dingin dan iklim lembab (FAO, 1987).

Andisol adalah tanah yang memiliki sifat andik. Sifat Andik terbentuk pada saat proses pelapukan tephra atau bahan induk lain yang mengandung gelas vulkan. Beberapa sifat andik adalah sebagai berikut: memiliki C-organik kurang dari 25 persen bulk density 0.9 g/cm3 atau kurang yang diukur pada hisapan matriks pF 2.4, retensi fosfat 85% atau lebih dan Al + ½ Fe (diekstrak oleh ammonium oksalat) sama dengan 2% atau lebih (USDA, 2006).

Mineral liat Andisol adalah mineral liat amorf seperti alofan, imogilit, dan ferihidrit. Beberapa sifat fisikokimia Andisol secara umum adalah pH H2O antara

5.0–7.0. Kandungan bahan organik sekitar 10–30%, teksturnya lempung hingga debu, struktur remah dan konsistensi gembur.

Andisol umumnya terbentuk pada topografi yang bergelombang melandai dan berbukit, di kerucut dan lahar volkan, atau di dataran tinggi volkan, dengan keadaan curah hujan 2500–2700 mm per tahun. Andisol sering digunakan untuk tanaman sayuran, tanaman bunga, teh, kopi, kina dan hutan pinus (Soepraptohardjo, 1975).

2.2 Fosfor (P) dalam Tanah dan Tanaman

(13)

mempercepat pematangan, memperkuat batang, perkembangan akar, memperbaiki kualitas tanaman terutama sayur-mayur dan makanan ternak, sebagai penyusun gen, metabolisme karbohidrat dan hal lainya (Hardjowigeno, 1987). Tanaman mengambil P dalam larutan tanah sebagian besar melalui proses difusi.

Fosfor di dalam tanah berada dalam bentuk organik dan inorganik. P inorganik umumnya tererap pada komplek erapan. P menjadi relatif tidak tersedia bagi tanaman Pada tanah masam dengan pH sekitar 4, dikarenakan P diikat oleh Al dan Fe melalui pertukaran ligan atau terpresipitasi oleh Al3+ dan Fe3+ dalam larutan menjadi bentuk senyawa Al-P dan Fe-P. Senyawa-senyawa ini akan menjadi P yang sukar larut dengan berjalannya waktu (Hardjowigeno, 1987). P diikat dalam bentuk Ca-P (Ca3(PO4)2) pada tanah alkalin (Leiwakabessy, 1988). P

organik terimobilisasi dalam bahan organik tanah dan jika sudah termineralisasi P organik dapat juga tererap dalam komplek jerapan. Tan (1982) melaporkan bahwa tanaman juga mengambil P dalam bentuk organik. P dalam bentuk organik berupa fitin, asam nukleat, dan fosfolipid. Sementara pada Andisol umumnya P dierap melalui pertukaran spesifik yaitu pertukaran ligan karena banyaknya mineral liat amorf seperti alofan yang banyak mengandung gugus fungsional OH- (Tan, 1965).

P terdiri dari beberapa fraksi menurut tingkat ketersediaan dan kekuatan ikatannya di dalam tanah. Tiessen and Moir (1993) mendefinisikan fraksi-fraksi P berdasarkan bentuk-bentuk P yang diekstrak dengan pengekstrak tertentu.

Fraksi fraksi P tersebut adalah sebagai berikut:

1. Fraksi P yang siap dimanfaatkan oleh tanaman. Fraksi ini diekstrak dengan menggunakan resin (anion exchange resin) dan sodium bikarbonat (NaHCO3) 0.5 M.

2. Fraksi yang dierap melalui pertukaran ligan oleh hidrous oksida besi dan alumunium (Fe-P dan Al-P). Fraksi ini di ekstrak dengan 0.1 M NaOH.

(14)

4. Fraksi P residu yang merupakan P yang diikat secara kuat. Fraksi ini diekstrak melalui destruksi H2O2 dan H2SO4.

2.3 Mekanisme Erapan P

P merupakan contoh anion yang dijerap secara spesifik paling penting. Tanah yang banyak mempunyai muatan variabel karena adanya Al dan Fe hidrus oksida akan mempunyai erapan maksimum P yang tinggi. Tingkat kekuatan erapan P tergantung pada jumlah Al dan Fe hidrus oksida yang mengikatnya. Jika pertukaran ligan itu terjadi oleh satu gugus fungsional dari Al atau Fe hidrus oksida, maka kekuatan ikatan itu labil yang disebut monodentat. Akan tetapi jika pertukaran ligan itu terjadi oleh lebih dari satu gugus fungsional maka kekuatan ikatan itu sangat kuat dan disebut fiksasi (Tisdale dan Nelson, 1975). Selain Al dan Fe hidrus oksida terdapat pula Al dan Fe bebas dalam larutan tanah yang dapat melakukan reaksi elektrostatik dengan P yang dalam bentuk ion H2PO4

sehingga membentuk presipitasi Al-P dan Fe-P ( Anwar dan Sudadi, 2007).

Pertukaran ligan, penetrasi anion, H2PO42- pada permukaan oksida

dijelaskan pada Gambar1 berikut.

Gambar 1. Pertukaran H2PO4- ke dalam Permukaan Oksida Fe

Sementara itu fiksasi fosfat pada mineral silikat sering dilaporkan dalam dua tahap. Tahap pertama berlangsung sangat cepat, selesai sekitar satu hari,

(15)

yang kemudian diikuti oleh tahap kedua yang lebih lambat. Reaksi pertama yang sangat cepat dapat dijelaskan sebagai kombinasi jerapan non-spesifik dan pertukaran ligan pada ujung mineral. Reaksi yang lebih lambat merupakan kombinasi reaksi perlarutan mineral dan presipitasi fosfor dengan kation dapat ditukar atau pun kation dari kisi kristal. Sebagai contoh adalah erapan P oleh kaolinit meningkat dengan konsentrasi P yang ditambahkan. Konsentrasi silika dalam larutan meningkat secara simultan Pada waktu yang bersamaan (Bohn et al., 1979). Reaksi pertukaran ligan dapat digambarkan sebagai berikut:

Al2Si2O5(OH)4 2Al(OH)2+ + Si2O5

2-2Al(OH)2+ + 2H2PO4- 2Al(OH)2H2PO4

Reaksi pertukaran ligan secara keseluruhan:

Al2Si2O5(OH)4 + 2H2PO4- 2AL(OH)2H2PO4 + Si2O52-

Hasil retensi dan fiksasi fosfat lebih umum dijumpai dalam bentuk tidak murni sebagai Fe-P atau Al-P, tetapi lebih merupakan campuran. Hasil akhir dengan Al hidrus oksida disebut varisit (AlPO4.2H2O) dan hasil akhir dengan Al

hidrus oksida disebut strengit (FePO4.2H2O). Bentuk dalam tanah umumnya

berupa campuran yang disebut sebagi seri isomorf varisit-strengit.

2.4 Metode Fraksionasi P

Metode Fraksionasi P awalnya pertama kali dikembangkan oleh Chang dan Jakson (1957). Chang dan Jackson (1957) menggunakan NH4Cl untuk

mengekstrak “labile” P diikuti dengan NH4F untuk fraksi Al-P. Kemudian

fraksionasi dilanjutkan dengan NaOH untuk mengekstrak Fe-P dan dithionite-citrate untuk P yang ter-occluded. Untuk penetapan Ca-P digunakan larutan HCl. Penetapan P organik dilakukan melalui pengurangan total P dengan jumlah fraksi-fraksi P yang telah ditetapkan (Saunders dan Williams, 1955).

(16)

adalah benar berasal dari ikatan Al-P dan Fe-P. Kemudian metode Chang dan Jackson (1975) tidak dapat membedakan bentuk P organik berdasarkan kekuatan ikatannya (William dan Walker, 1969).

Sebuah alternatif dari fraksionasi P dikembangkan oleh Hedley et al (1982). P tersedia secara biologis baik orgnaik maupun inorganik diekstrak menggunakan resin dan bikarbonat. Al-P dan Fe-P dimana P dalam bentuk inorganik dan organik ditetapkan dengan menggunakan larutan NaOH dengan konsentrasi yang relatif encer. Untuk Ca-P ditetapkan dengan menggunakan larutan HCl dengan konsentrasi yang relatif encer.

2.5 Pengaruh SiO32- (Silikat) terhadap P pada Tanah

Pengaruh silikat dilaporkan dapat meningkatkan pH tanah dan KTK serta mengurangi erapan P Andisol Sumatra (Fiantis et al., 2002). Penggunaan Silikat dalam bentuk CaSiO3 pada Andisol Lembang dilaporkan oleh Hartono (2007)

dapat mentransformasikan P dalam ikatan Al-P dan Fe-P menjadi resin-P yang merupakan fraksi P yang sangat tersedia bagi tanaman. Hasil penelitian Hartono (2007) menununjukkan bahwa silikat berpotensi digunakan untuk menambang P pada Andisol. Silikat merupakan salah satu cara untuk mensubtitusi P pada komplek erapan. Pemberian silikat pada tanah juga membantu memperbaiki kondisi baik fisik maupun secara kimia pada tanah yang telah diberi perlakuan silikat pada konsentrasi tertentu. Hal ini terbukti oleh Hartono (2007), aplikasi dari CaSiO3 meningkatkan pH tanah, KTK tanah dan kandungan Ca2+ namun

tidak mengubah Mg2+, K+, dan Na+.

Penambahan Na2SiO3 (natrium silikat) dilaporkan oleh Preez (1970)

(17)

III. BAHAN DAN METODE

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Pengambilan contoh tanah dilaksanakan di petak percobaan Balai Penelitian Tanaman Sayuran (BALITSA) Lembang, Jawa Barat. Sementara analisis tanah dilakukan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2011 hingga Juli 2011.

3.2. Alat dan Bahan

Bahan-bahan yang digunakan adalah bahan tanah Andisol Lembang yang diambil di petak percobaan milik Balai Penelitian Tanaman Sayuran, Lembang, Jawa Barat. Sebagai sumber silikat digunakan Na2SiO3,sementara bahan kimia

yang digunakan adalah bahan-bahan kimia yang terkait dengan analisis P, seperti yang diuraikan pada metode fraksionasi P berdasarkan Tiessen and Moir (1993) dan metode pewarnaan untuk analisa P berdasarkan Murphy and Riley (1962). Bahan-bahan yang digunakan dalam fraksionasi P berdasarkan Tiessen dan Moir (1993) adalah resin strip, NaHCO3, NaOH, HCl dan H2SO4. Bahan-bahan yang

digunakan untuk pewarnaan dengan menggunakan metode Murphy dan Riley (1962) adalah (NH4)6Mo7O24, Ascorbid acid, C8H4K2O12Sb.3H2O, dan H2SO4.

Alat-alat yang digunakan dalam pengambilan contoh tanah adalah cangkul, kored, dan karung, sedangkan alat-alat keperluan di laboratorium di antaranya adalah pipet, erlenmeyer, tabung centrifuge 50 ml, vacuum pump, kertas saring milipore, vunel porselen, gelas piala, gelas ukur, labu takar, alat ukur spectrophotometer dan lain sebagainya.

(18)

Contoh tanah diambil dari kedalaman 0 sampai 20 cm secara komposit kemudian dikering udarakan dalam ruang berventilasi. Contoh tanah kemudian diayak menggunakan ayakan yang berukuran 2 mm. Tanah ditimbang setara 300 g bobot kering mutlak (BKM) dan dimasukkan ke dalam pot plastik. Silikat dalam bentuk Na2SiO3 setara dengan perlakuan dosis 0%, 1%, 2.5% dan 5% CaSiO3

(Kalsium Silikat) seperti yang telah dilakukan Hartono (2008b) dimasukan ke dalam pot plastik yang berisi tanah 300 g BKM dan kemudian dicampur secara merata. Perlakuan Silikat dalam bentuk Na2SiO3 setara dengan perlakuan dosis

0%, 1%, 2.5% dan 5% CaSiO3 (Kalsium Silikat) seperti yang telah dilakukan

Hartono (2008b) selanjutnya ditulis S0, S1, S2.5 dan S5. Pot plastik yang berisi

tanah dan perlakuan silikat diinkubasi selama satu bulan. Percobaan dilakukan dalam Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga ulangan sehingga diperoleh 12 satuan percobaan. Selama masa inkubasi kadar air tanah dipertahankan sebesar 80% dari kapasitas lapang.

Analisis pendahuluan dilakukan untuk mengetahui sifat tanah awal. Analisis pendahuluan meliputi pH H2O 1:1 yang diukur dengan alat pH meter,

C-organik yang diperoleh dengan metode Walkey dan Black, N-total diperoleh dengan menggunakan metode Kjeldahl dan P-tersedia diperoleh dari hasil ekstraksi dengan Bray 1, KTK dan basa-basa yang dapat ditukar diperoleh dari hasil ekstraksi dengan 1N NH4OAc pH 7, Al dan H yang dapat ditukar yang

diperoleh hasil ekstraksi dengan 1N KCl. Kejenuhan basa (KB) diperoleh dengan menghitung nisbah total basa-basa dapat ditukar terhadap KTK tanah dan diekspresikan dalam persen.

(19)

strip dikumpulkan pada cawan porselen, lalu di oven pada suhu 105o C dan ditimbang, Contoh tanah yang hilang tersebut dimasukkan kedalam perhitungan resin-P inorganik (resin-Pi). Resin strip yang telah dibersihkan ditaruh kedalam 50

mL tabung sentrifus yang telah berisi 20 mL 0.5 mol L-1 HCL dan dikocok selama 16 jam. Setelah selesai pengocokan resin-Pi ditetapkan. Setelah digunakan resin

strip diangkat, dicuci dan diregenerasi dengan menjenuhi kembali resin strip dengan bikarbonat menggunakan larutan NaHCO3 0.5 M seperti yang telah

dijelaskan oleh Saggar et al. (1990) dan Tiessen dan Moir (1993). Resin strip yang sudah diregenerasi digunakan lagi untuk penetapan resin-Pi berikutnya pada

contoh tanah yang sama. Prosedur tersebut dilakukan berulang sehingga didapat sepuluh penetapan resin-Pi.

Fraksionasi P adalah analisis yang dilakukan untuk melihat distribusi fraksi-fraksi P anorganik pada Andisol Lembang. Fraksionasi awal merupakan langkah awal penetapan distribusi P pada fraksi-fraksi Andisol Lembang sebelum dilakukan inkubasi satu bulan Andisol Lembang dengan menggunakan perlakuan silikat dengan sumber CaSiO3 dalam bentuk Na2SiO3. Fraksionasi akhir adalah

penetapan distribusi fraksi-fraksi Andisol Lembang setelah perlakuan silikat dengan CaSiO3 dalam bentuk Na2SiO3 dan sepuluh kali ekstraksi dengan metode

(20)

Gambar 2. Diagram Alir Percobaan Successive Resin Extraction yang Dilanjutkan dengan Fraksionasi P (Hartono, 2008b).

Fraksionasi P dilakukan dengan metode Tiessen dan Moir (1993). Fraksionasi P dilakukan diawal sebagai analisis pendahuluan untuk mengetahui distribusi fraksi-fraksi P sebelum perlakuan dan setelah percobaan successive resin extraction. fraksionasi P setelah percobaan successive resin extraction dilakukan untuk mengevaluasi perubahan distribusi dari fraksi-fraksi P inorganik pada contoh tanah perlakuan. Karakteristik dari fraksionasi P secara sikuensial dijelaskan sebagai berikut: (i) resin-Pi diinterpretasikan P yang sangat tersedia

bagi tanaman, (ii) NaHCO3-Pi diinterpretasikan sebagai P yang juga berkaitan

dengan P yang diambil oleh tanaman dan mikroba dan tererap pada permukaan mineral, (iii) NaOH-Pi diinterpretasikan sebagai P yang dierap secara

Chemisorption oleh hidrus oksida Al dan Fe dan (iv) HCl-Pi dinterpretasikan

sebagai P dalam bentuk Ca-P yang kelarutannya rendah. Sampel tanah 0.5g

Sepuluh kali successive resin extraction Determinasi Pinorganik(Pi) : Sepuluh kali Resin-Pi

Determinasi Pinorganik (Pi): Resin-Pi

Ditambakan 30 mL NaHCO3 0.5 M, kocok 16 jam

Ekstrak Bikarbonat l

Endapkan bahan organik dengan asam

Penetapan Pi : NaHCO3

Ditambakan 30 mL NaOH0.1 M, kocok 16 jam

Ditambakan 30 mL 1M HCl, kocok 16 jam Ekstrak OH

Penetapan Pi : NaOH

(21)

3.4 Analisis Data

Data hasil successive resin extraction disimulasikan dengan menggunakan persamaan first order kinetic dengan piranti lunak Sigma Plot.

Resin-Pi = a ( 1 – e-k(jumlah ekstraksi)) Resin-Pi(inorganik) = konsentrasi resin Pi (mg kg-1)

a = resin-Pi maksimum yang dilepaskan (mg kg-1)

k = konstanta kecepatan pelepasan resin Pi (jumlah eksraksi-1)

Analisis sidik ragam yang diikuti dengan uji Tukey dilakukan untuk mengevaluasi pengaruh perlakuan silikat terhadap parameter-parameter persamaan first order kinetic.

(22)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Sifat Fisikokimia Andisol Lembang

Data sifat fisikokimia tanah Andisol Lembang disajikan pada Tabel 1. Status hara dinilai berdasarkan kriteria yang dipublikasikan oleh Pusat Penelitian Tanah (1983).

Tabel 1. Sifat Fisikokimia Andisol Lembang.

Analisis Metode Hasil Status Hara

pH H20 pH meter 5.8 Masam

C-organik(%) Walkley & Black 6.06 Sangat Tinggi P-Bray I (mg kg-1) Bray I 80.8 Sangat Tinggi

P total (mg kg-1) Pengabuan basah 4783 Sangat Tinggi

N-total (%) Kjeldahl 0.44 Sedang

Ca (cmol kg-1 ) NH4OAc pH 7 2.64 Rendah

Mg (cmol kg-1 ) NH4OAc pH 7 0.34 Rendah

K (cmol kg-1 ) NH4OAc pH 7 0.10 Rendah

Na (cmol kg-1 ) NH4OAc pH 7 0.21 Rendah

KTK (cmol kg-1 ) NH4OAc pH 7 30.1 Tinggi

KB(%) NH4OAc pH 7 10.9 Rendah

Al (cmol kg-1 ) KCl Tt

H (cmol kg-1 ) KCl 0.37

Pasir (%) 23.3

Debu (%) 51.9

liat (%) 24.9

(23)

Berdasarkan data Tabel 1, Andisol Lembang termasuk tanah yang tergolong masam dengan nilai pH yang rendah yaitu sekitar 5.8. Kadar bahan organik pada tanah Andisol Lembang ini yaitu (6.06% x 1.74 = 10.54%) sangat tinggi di atas rata-rata nilai bahan organik pada umumnya yang tersedia pada tanah mineral, yang hanya ada sekitar 3 – 5 % (Harjowigeno, 1987). Tingginya C-organik pada kedalaman 0-20 cm merupakan tipikal Andisol pada umumnya karena C-organik diikat oleh mineral liat alofan sehingga dekomposisi lebih lambat (Wada dan Aomine, 1974). Status KTK pada tanah ini tergolong tinggi sedangkan KB berada pada kategori rendah hal ini menunjukan bahwa ketersediaan kation basa pada Andisol Lembang rendah. Tingginya KTK tanah disebabkan karena tingginya muatan bergantung pH pada Andisol. Pada penelitian ini penetapan KTK dilakukan dengan NH4OAc pH 7.

Berdasarkan analisis P-Bray 1 tingkat ketersediaan P pada tanah ini tergolong sangat tinggi, dengan nilai 81 mg kg-1 dan hasil analisis P total diperoleh nilai 4783 mg kg-1. Hal ini membuktikan bahwa P di Andisol Lembang sangat terakumulasi akibat dari pemupukan yang intensif yang berlangsung selama bertahun-tahun. Tingginya P total pada Andisol Lembang tersebut memungkinkan untuk dilakukan penambangan P yang tererap pada komplek erapan Andisol Lembang.

4.2. Fraksionasi P Sebelum Perlakuan Silikat.

Percobaan fraksionasi P ialah analisis yang dilakukan untuk melihat distribusi fraksi-fraksi P. Metode fraksionasi yang digunakan adalah metode Tiessen and Moir (1993). Dalam penelitian ini fraksi fraksi yang ditetapkan adalah fraksi inorganik di mana fraksi-fraksi tersebut adalah resin-Pi, NaHCO3-Pi,

NaOH-Pi, dan HCl-Pi.

(24)

Hasil fraksionasi P inorganik disajikan pada Tabel 2. Nilai P untuk resin-Pi, NaHCO3-Pi, NaOH-Pi dan HCl-Pi berturut-turut adalah 98, 391, 968, dan 790

mg kg-1.

Tabel 2. Fraksionasi P Sebelum Perlakuan Silikat.

Resin-Pi NaHCO3-Pi NaOH-Pi HCl-Pi

………mg kg-1...

98 391 968 790

Nilai P inorganik (jumlah resin-Pi, NaHCO3-Pi dan HCl-Pi) adalah 2247

mg kg-1. Nilai tersebut lebih tinggi dari tanah Andisol yang berada di Diguillin dan Ralun Chilli yaitu 1758 dan 901 mg kg-1 (Escudey, 2004) dan juga tanah-tanah dataran tinggi lainnya (Hartono et al., 2006).

Dari hasil fraksionasi P Andisol Lembang P terakumulasi sebagian besar pada fraksi NaOH-Pi (Al-P dan Fe-P) dan HCl-Pi (Ca-P).

4.3. Percobaan Succesive Resin Extraction

jumlah kumulatif P yang dilepaskan dengan menggunakan metode successive resin extraction disajikan pada Gambar 3. Untuk mengetahui pola pelepasan P pada tiap perlakuan data disimulasikan dengan persamaan First Order Kinetic seperti di bawah ini.

1

a adalah resin-Pi maksimum yang dapat dilepaskan dan k adalah konstanta

(25)

sepuluh kali ekstraksi dengan perlakuan S0, S1, S2.5 dan S5 secara berturut turut

adalah 268, 460, 701 dan 961 mg kg-1.

Gambar 3. Pola Pelepasan P dengan Menggunakan Successive Resin Extraction

Pada perlakuan S0 nilai pelepasan resin-Pi berubah menjadi lebih landai

pada ekstraksi yang ke-7. Hal ini menunjukkan bahwa tingkat pelepasan P oleh silikat dengan perlakuan S0 menurun pada ekstraksi yang ke-7. Hal tersebut

menggambarkan bahwa pada ekstarksi ke-7 P yang ditransformasikan oleh fraksi-fraksi P yang relative lebih kuat pada Andisol Lembang sudah berkurang signifikan. Hal yang berbeda terjadi pada perlakuan S5, pada perlakuan tersebut

kurva mulai melandai pada ekstraksi yang ke-9.

Perbedaan kemampuan pelepasan ini menunjukkan bahwa silikat berhasil menggantikan posisi P pada erapan pada fraksi-fraksi Andisol Lembang melalui pertukaran ligan dan ion silikat dapat menurunkan energi ikatan oleh liat alofan dan mineral liat amorf lainnya sehingga nilai resin-Pi kumulatif meningkat

seiring dengan peningkatan konsentrasi perlakuan silikat pada tanah Andisol Lembang. Parameter persamaan first order kinetic disajikan pada Tabel 3.

(26)

Tabel 3. Parameter successive resin extraction.

Ket: Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada satu kolom tidak berbeda nyata pada uji Tukey (P<0.05)

Perlakuan silikat secara statistik nyata meningkatkan nilai maksimum resin-Pi yang dapat dilepaskan dan perlakuan silikat nyata menurunkan konstanta

kecepatan pelepasan resin-Pi dibandingkan tanpa perlakuan silikat. Dari

persamaan first order kinetic didapat bahwa nilai resin-Pi maksimum yang dapat

dilepaskan oleh perlakuan S0, S1, S2.5 dan S5 berturut-turut adalah 274, 479, 744

dan 1050 mg kg-1 dengan nilai konstanta k adalah 0.44, 0.31, 0.28 dan 0.25 jumlah ektraksi-1.

Peningkatan nilai resin maksimum mencapai nilai tertinggi pada perlakuan S5, dan nilai resin-S5 lebih tinggi 500 persen dari pada tanah yang tidak diberi

perlakuan. Hal ini sejalan dengan penelitian Hartono (2007) bahwa silikat mampu mentransformasikan P yang diikat oleh hidrus oksida Al dan Fe menjadi resin-Pi yang secara biologi tersedia bagi tanaman. Hal ini membuktikan bahwa silikat dapat berkompetisi untuk menggantikan posisi P pada komplek erapan. Lee dan Kim (2007) melaporkan bahwa peningkatan perlakuan silikat mengurangi kekuatan erapan P pada tanah. Dengan berkurangnya energi ikatan erapan P maka P yang tererap dapat dilepaskan.

(27)

Tabel 4. Nilai pH Setelah Perlakuan Silikat

Perlakuan pH

S0 6.5

S1 6.7

S2.5 6.7

S5 7.0

Dari hasil percobaan successive resin extraction didapatkan hasil bahwa dengan semakin meningkat dosis silikat maka semakin tinggi resin-Pi yang dapat

dilepaskan.

4.4. Fraksionasi P Setelah Succesive Resin Extraction

Hasil fraksionasi Andisol Lembang setelah percobaan Succesive Resin Extraction disajikan pada Tabel 5.

Tabel 5. Fraksionasi P setelah Percobaan Successive Resin Extraction.

fraksionasi P Setelah Ekstraksi

Perlakuan NaHCO3-Pi NaOH-Pi HCl-Pi

………..mg kg-1……….

S0 316 851 689

S1 238 758 583

S2.5 282 682 461

(28)

Tabel 5 menunjukkan bahwa nilai NaHCO3-Pi, NaOH-Pi dan HCl-Pi

berkurang dibandingkan dengan fraksionasi sebelum diberi perlakuan silikat (Tabel 2). Hal ini menunjukan bahwa P yang dilepaskan sebagian besar berasal dari tiga fraksi tersebut. Pada perlakuan silikat, penurunan fraksi-fraksi tersebut jauh lebih besar dibandingkan dengan kontrol.

Dapat dilihat pada Tabel 5, fraksi NaOH-Pi merupakan fraksi yang masih

memiliki sisa nilai resin-Pi yang paling besar diikuti oleh fraksi HCl-Pi lalu

NaHCO3-Pi. Penurunan fraksionasi sebelum diberi perlakuan silikat dengan

fraksionasi akhir tertinggi dapat dilihat pada fraksi NaOH-Pi dengan perlakuan S5

dimana penurunan mencapai 353 mg kg-1. Hal ini berbeda jauh dengan tanah yang tidak diberi perlakuan, tanah yang tidak diberi perlakuan mengalami penurunan nilai resin-Pi sebesar 117 mg kg-1 setelah dilakukan successive extraction

sebanyak sepuluh kali. Namun secara keseluruhan penurunan nilai resin-Pi

meningkat seiring dengan peningkatan perlakuan silikat. Dengan tingginya pengurangan nilai pada tiap fraksi menunjukkan bahwa silikat berhasil mendesak keluar fosfor dari jerapan fraksi-fraksi tersebut.

Tabel 6. Recovery Fraksi-fraksi P Inorganik Tiap Perlakuan Setelah Percobaan Successive Resin Extraction

(29)

Recovery P pada percobaan ini disajikan pada Tabel 6. Pada Tabel 6 total nilai fraksi P inorganik (jumlah nilai resin-Pi Kumulatif, NaHCO3, NaOH-Pi dan

HCl-Pi) pada kontrol dan perlakuan silikat relatif tidak jauh berbeda, adanya

perbedaan dalam total nilai fraksi P inorganik disebabkan oleh dinamika transformasi P. Nilai total fraksi P inorganik yang lebih kecil dibandingkan dengan fraksionasi sebelum diberi perlakuan silikat pada perlakuan S0, S1, dan S2.5

disebabkan oleh dinamika transformasi P menjadi bentuk fraksi lain yang dalam percobaan ini tidak ditetapkan. Hartono (2007) melaporkan bahwa perlakuan silikat dapat mentransformasi P inorganik menjadi P organik karena aktifitas organisme tanah. Sementara lebih besarnya total fraksi P inorganik pada perlakuan S5 dikarenakan kemungkinan sebagian P organik juga bertransformasi

menjadi resin-Pi.

Persentase kontribusi fraksi NaHCO3-Pi, NaOH-Pi dan HCl-Pi terhadap

kumulatif resin-Pi yang dilepaskan disajikan pada Tabel 7. Pada Tabel 7 fraksi

NaOH-Pi dan HCl-Pi memberikan kontribusi yang jauh lebih besar dibandingkan

dengan fraksi NaHCO3-Pi baik pada kontrol dan perlakuan silikat. Kedua fraksi

NaOH dan HCl-Pi memberikan kontribusi sekitar 40 % dari total kumulatif resin-Pi yang dilepaskan. Hasil ini menunjukkan bahwa fraksi NaOH-Pi (Al-P dan Fe-P)

dan HCl-Pi (Ca-P) merupakan fraksi yang menjadi sumber resin-Pi. Jika dalam

larutan resin-Pi berkurang maka fraksi-fraksi P tersebut dapat melepaskan P

menjadi resin-Pi.

Tabel 7. Persentase Kontribusi Fraksi NaHCO3-Pi, NaOH-Pi dan HCl-Pi Terhadap Total Kumulaif Resin-Pi

Perlakuan NaHCO3-Pi NaOH-Pi HCl-Pi

……….%...

(30)

S1 33 46 45

S2.5 16 41 47

S5 19 42 34

Tabel 7 menunjukkan kontribusi fraksi-fraksi dalam menyumbangkan P pada pelepasan erapan tanah. Fraksi tanah yang paling banyak menyumbangkan P pada perlakuan S0 adalah fraksi NaOH-Pi sebesar 44 persen dari total ekstraksi

yang dihasilkan. Hal ini berlaku juga pada perlakuan S1 dan S5 masing-masing

menyumbang 46 dan 42 persen dari total nilai resin-Pi yang diekstrak pada tiap

perlakuan. Perlakuan S2.5 menunjukkan hasil yang berbeda, perlakuan ini

mendapat sumbangan P terbesar yang berasal dari fraksi HCl-Pi sebesar 47 persen.

Tetapi perbedaan kontribusi fraksi HCl-Pi dengan fraksi NaOH-Pi relatif tidak

jauh berbeda. Pada perlakuan S2.5 kontribusi resin-Pi mengalami penurunan

persentase hal ini diakibatkan karena kemungkinan P yang dilepaskan lebih banyak pada fraksi lain seperti fraksi HCl-Pi. Secara keseluruhan kontribusi fraksi

HCl-Pi dan NaOH-Pi menyumbang masing-masing 41 dan 43 persen. Hal ini

membuktikan bahwa fraksi NaOH-Pi dan HCl-Pi menjadi fraksi penyumbang

sumber P pada ekstraksi resin-Pi Andisol Lembang.

(31)

V. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Tanah Andisol Lembang merupakan tanah masam, dengan kadar C-organik tinggi, KTK tinggi dan KB rendah. Andisol Lembang memiliki ketersediaan P tersedia (P-Bray1) yang tinggi dengan nilai 80.8 mg kg-1 dan P total (pengabuan basah) yang sangat tinggi dengan nilai 4783 mg kg-1. Tingginya tingkat P tersebut juga dapat dilihat dari fraksionisasi awal yang memperlihatkan nilai P pada resin-Pi sebesar 98 mg kg-1 dan total fraksionisasi awal sebesar 2247

mg kg-1. Fraksionasi sebelum diberi perlakuan silikat pada Andisol Lembang menunjukkan bahwa P inorganik terakumulasi pada fraksi NaOH-Pi dan fraksi

HCl-Pi.

P yang dapat dilepaskan setelah Percobaan successive resin extraction dengan perlakuan Silikat dalam bentuk Na2SiO3 (Natrium Silikat)setara dengan

perlakuan dosis 0%, 1%, 2.5% dan 5% CaSiO3 (Kalsium Silikat) seperti yang

telah dilakukan Hartono (2008b) berturut turut adalah 268, 460, 701 dan 961 mg kg-1. Dengan persamaan first order kinetic diperoleh nilai maksimum resin-Pi

pada perlakuan 0%, 1%, 2.5% dan 5 % CaSiO3 dalam bentuk Na2SiO3

berturut-turut adalah 274, 479, 744 dan 1050 mg kg-1 dengan nilai konstanta k adalah 0.44, 0.31, 0.28 dan 0.25 jumlah ektraksi -1 .

Hasil fraksionisai setelah percobaan successive resin extraction menunjukkan bahwa NaOH-Pi (Al-P dan Fe-P) dan HCl-Pi (Ca-P) merupakan

penyumbang terbesar terhadap nilai kumulatif resin-Pi. Kontribusi NaOH-Pi dan

HCl-Pi berturut-turut adalah 43 % dan 41 %. Kontribusi tersebut menunjukkan

bahwa fraksi NaOH-Pi dan HCl-Pi merupakan fraksi yang paling dominan dalam

kontribusi pelepasan P. Penggunaan silikat 5% CaSiO3 dalam bentuk Na2SiO3

merupakan perlakuan yang dapat menambang P dengan nilai tertinggi pada Andisol Lembang.

(32)

Dari hasil penelitian ini disarankan untuk dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai serapan P pada tanaman dengan perlakuan yang sama, serta pengujian terhadap penggunaan batuan yang banyak mengandung silikat seperti pumice untuk menambang P pada Andisol Lembang.

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, S., Sudadi, U. 2007. Kimia Tanah. Bagian Kimia dan Kesuburan Tanah DITSL IPB: Bogor.

Bohn, H.L., McNeal, B.L. dan O’connor, G.A. 1979. Soil Chemistry. A Wiley – Interscience Publication: New York.

Chang, S. C. dan Jackson, M. L. 1957. Fractionation of soil phosphorus. Soil Sci., 84: 133-134.

Elsheikh, M.A., N Matsue and T Henmi. 2009. The Effect of Si/Al ratio of allophane on competitive adsorption of phosphate and oxlate. Soil Sci., 4: 1-13.

Escudey M. 2004. Distribution of Phosphorus forms in Chilean soils and sewage sludge by chemical fractionation and. R-NMR. Plant Soil, 11: 333-350 FAO/UNESCO. 1987. “Soils of the World”, Food and Agriculture Organization

and United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization, Elsevier Science Publishing. Co. Inc. New York

Fiantis, D., E. Van Ranst, J. Shamsuddin, and I. Fauziah, and S. Zauyah. 2002. Influence of silicate application on P sorption and charge characteristics of Andisols from west Sumatra, Indonesia. Poster Presentation. 17th WCSS, 14-21 August, Thailand

Hardjowigeno S. 1987. Ilmu dan Tanah. AKAPRESS: Jakarta.

Hartono, A., S. Funakawa, dan T. Kosaki. 2006. Tranformation of added phosphorus to acid upland soil with different soil properties in Indonesia. Soil Sci. Plant Nutr., 52: 734-744.

Hartono, A. 2007. The Effect of calcium silicate on the selected chemical properties and transformation of inorganic and organic phosphourus in Andisol Lembang. Gakuryo XIII, 33: 1-9.

(33)

Hartono, A. 2008b. The Effect of calcium silicate on the phosphorus sorption characteristics of Andisols Lembang: Jurnal Tanah dan Lingkungan, 10 :14-19.

Headley, M. J., Stewart, J. W. B., and Chauhan, B. S. 1982. Change in inorganic and organic soil phosphourus fraction induced by cultivation practice and by laboratory incubation. Soil Sci. Soc Am. J., 46: 970-976.

Lee, Y.B and P.J. Kim. 2007. Reduction of phosphate adsorption by Ion competition with silicate in soil: Korean Journal of Environmental Agriculture, 26 :286-293.

Leiwakabessy, F.M. dan Sutandi A. 1988. Kesuburan tanah. Diktat Kuliah Jurusan Tanah. Fakultas Pertanian. Institut pertanian Bogor.

Murphy, J. and J. P. Riley. 1962. A Modified single solution method for determination of phosphate in natural water: Anal Chim. Acta, 27: 31-36.

Prezz, P., 1970. The effect of silica on cane growth. Proceedings of the South African sugar technology association

Pusat Penelitian Tanah. 1983. Klasifikasi Kesesuaian lahan.

Roy W, Simonson. 1979. Origin of the name “Ando Soils”. Geoderma, 22: 333-335.

Sanders, W, M. H. dan Williams, E. G. 1955. Observation on determination of total organic phosphorus from soils. Fertil. Res., 24: 173-180.

Saggar, S., Hedley, M. J., and White, R. E. 1990. A simplified resin membrane technique for extracting phosphourus from soils. Fertil. Res., 24: 173-180.

Soepraptohardjo, M. 1975. Jenis Tanah yang Ditemukan di Indonesia. Pusat Penelitian Tanah. Bogor.

Tan, K.H. 1965. The Andosols in Indonesia: Soil Sci., 99:375-378.

Tan, K.H. 1982. Principles of Soil Chemistry. Marcel Dekker Inc: New York. Tan, K.H. 1984. Andosols. A Hutchinson Ross Bencmark Book: New York.

Tiessen, H and J.O. Moir. 1993. Characterization of Available P Sequential Extraction in Soil Sampling and Method Analysis. Ed MR Carter, pp. 75-86. Canadian Society of Soil Science Lewis Publisher. Boca Raton. Florida.

Tisdale, S.L. Nelson, J.D. Beoton. 1975. Soil Fertility and Fertilizers 4th ed. Macmilian Publ. co: New York.

(34)

Wada, K. 1959. Reaction of phosphate with allophone and hallosite: Soil Sci., 87: 325-330.

Wada, K., dan S. Aomine. 1973. Soil development on volcanic materials during the quaternary. Soil Sci,. 116:170-177.

Wada, K. 1989. Allophane and Imogilit. Ch. 21, p.1051-1087. In: JB Dixon and SB weed (ed), Minerals In Soil Environtment, 2nd Edition

William, J. D. H., Syers, J.K., dan Walker, T. W. 1967. Fractionation of soil inorganic phosphate by modification of Chang and Jackson’s procedure. Soil Sci. Soc. Am. Proc., 31: 736-739.

William, J. D. H. dan Walker, T. W. 1969. Fractionation of phosphate in a maturity sequence of New Zealand basaltic soil profiles. Soil Sci., 107: 22-30.

(35)

(36)

Lampiran 1. Analisis Regresi Pengaruh Silikat terhadap Nilai Resin‐Pi

Perlakuan 0%

Regresi tidak linier

Sumber Data: Data 1 dalam catatan2

Equation: Exponenensial meningkat maksimum, tunggal, 2 Parameter

f=a*(1-exp(-b*x))

R R2 Adj R2 Estimasi Standard Error

0.9986 0.9972 0.9969 3.2107

koefesien Std. Error t P

a 274.6039 1.9422 141.3904 <0.0001

b 0.4416 0.0111 39.6510 <0.0001

Perlakuan 1%

f=a*(1-exp(-b*x))

(37)

0.9990 0.9980 0.9977 5.2350

a 479.0923 4.6907 102.1368 <0.0001

b 0.3113 0.0085 36.8085 <0.0001

(38)

Perlakuan 2.5%

f=a*(1-exp(-b*x))

0.9981 0.9962 0.9958 11.3574

koeffesien t Std. Error t P

a 744.1138 11.5551 64.3969 <0.0001

b 0.2833 0.0114 24.8152 <0.0001

Perlakuan 5%

f=a*(1-exp(-b*x))

(39)

a 1050.1773 13.9117 75.4885 <0.0001

(40)

Lampiran 2. Analisis Sidik Ragam Pengaruh Silikat terhadap Nilai Resin-Pi

ANOVA satu arah: nilai resin-Pi terhadap perlakuan silikat

sumber DF SS MS F P

C1 3 1025245 341748 51,97 0,000

Error 8 52602 6575

Total 11 1077847

S = 81,09 R2 = 95,12% R2(adj) = 93,29%

ANOVA satu arah: konstanta pelepasan resin-Pi terhadap perlakuan silikat

sumber DF SS MS F P

C1 3 0,06263 0,02088 7,00 0,013

Error 8 0,02387 0,00298

Total 11 0,08649

S = 0,05462 R2 = 72,41% R2(adj) = 62,06%

(41)

I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Andisol merupakan ordo tanah yang menempati areal yang sangat luas di Lembang, Jawa Barat. Daerah Lembang merupakan daerah pertanian hortikultur dengan tingkat pemupukan fosfor (P) yang sangat intensif. Oleh karena itu jumlah total P di Andisol Lembang sangat tinggi. Hartono (2007) melaporkan bahwa total P di Andisol Lembang sekitar 5000 mg P kg-1. Jumlah ini sangat tinggi dibandingkan dengan tanah-tanah lahan kering lainnya di Indonesia. Dalam kaitan untuk meningkatkan efesiensi pemupukan P dan mengurangi pengkayaan P pada sistem air, maka usaha untuk manambang P yang ada pada Andisol merupakan hal yang sangat penting. Dengan menambang P maka input pupuk P dari luar bisa dikurangi.

Bahan induk Andisol Lembang adalah tuff andesitic yang berasal dari Gunung Tangkuban Perahu dengan susunan liat yang didominasi oleh liat alofan (Tan, 1984). Mineral liat alofan merupakan produk dari pelapukan Gelas Vulkan (Si(OH)4) dan Plagioklas (Al(OH)3) dan biasanya berbentuk amorf (Wada, 1989).

Analisis mineral liat yang dilakukan dengan X-ray Diffraction Analysis oleh Hartono (2008a) memperlihatkan tidak ada titik puncak pada hasil analisis, hal ini menunjukkan bahwa keseluruhan mineral liat yang terkandung ialah mineral liat amorf. Pada Andisol P umumnya di erap kuat oleh hidrous oksida Al dan Fe yang amorf. Oleh karena itu diduga bahwa pupuk P yang diberikan pada tanah Andisol dierap dalam bentuk Al-P dan Fe-P. Erapan oleh alofan dan hidrus oksida Al dan Fe amorf membuat P relatif tidak tersedia bagi tanaman. Akan tetapi dengan terakumulasi P pada komplek erapan maka diharapkan energi ikatan tidak sekuat jika P dalam jumlah yang sedikit pada komplek erapan.

(42)

mengurangi erapan P pada tanah dan mengakibatkan P lebih tersedia pada larutan tanah. Efisiensi Si dalam mengurangi erapan P meningkat dengan meningkatnya pH dan konsentrasi Si ( Kim dan Lee, 2007).

Penelitian mengenai bagaimana silikat menggantikan P yang dierap oleh Andisol Lembang dan berapa total P yang dapat dilepaskan pada Andisol Lembang belum dilakukan. Oleh karena itu penelitian ini mengevaluasi pengaruh silikat terhadap pola pelepasan P Andisol Lembang diperlukan

1.2 Tujuan

Tujuan dari Penelitian ini adalah mengevaluasi penggunaan SiO3

(43)

II. TINJAUAN

PUSTAKA

2.1 Andisol

Nama Andisol yang sebelumnya adalah Andosol diperkenalkan pada tahun 1947. Nama tersebut mengidentifikasikan order tanah pada sistem Amerika Serikat, dengan arti tanah gelap yang berasal dari bahasa Jepang yaitu An (gelap) dan Do (tanah) (Roy, 1979). Andisol merupakan tanah yang berkembang dari abu vulkan pada kondisi dingin dan iklim lembab (FAO, 1987).

Andisol adalah tanah yang memiliki sifat andik. Sifat Andik terbentuk pada saat proses pelapukan tephra atau bahan induk lain yang mengandung gelas vulkan. Beberapa sifat andik adalah sebagai berikut: memiliki C-organik kurang dari 25 persen bulk density 0.9 g/cm3 atau kurang yang diukur pada hisapan matriks pF 2.4, retensi fosfat 85% atau lebih dan Al + ½ Fe (diekstrak oleh ammonium oksalat) sama dengan 2% atau lebih (USDA, 2006).

Mineral liat Andisol adalah mineral liat amorf seperti alofan, imogilit, dan ferihidrit. Beberapa sifat fisikokimia Andisol secara umum adalah pH H2O antara

5.0–7.0. Kandungan bahan organik sekitar 10–30%, teksturnya lempung hingga debu, struktur remah dan konsistensi gembur.

Andisol umumnya terbentuk pada topografi yang bergelombang melandai dan berbukit, di kerucut dan lahar volkan, atau di dataran tinggi volkan, dengan keadaan curah hujan 2500–2700 mm per tahun. Andisol sering digunakan untuk tanaman sayuran, tanaman bunga, teh, kopi, kina dan hutan pinus (Soepraptohardjo, 1975).

2.2 Fosfor (P) dalam Tanah dan Tanaman

(44)

mempercepat pematangan, memperkuat batang, perkembangan akar, memperbaiki kualitas tanaman terutama sayur-mayur dan makanan ternak, sebagai penyusun gen, metabolisme karbohidrat dan hal lainya (Hardjowigeno, 1987). Tanaman mengambil P dalam larutan tanah sebagian besar melalui proses difusi.

Fosfor di dalam tanah berada dalam bentuk organik dan inorganik. P inorganik umumnya tererap pada komplek erapan. P menjadi relatif tidak tersedia bagi tanaman Pada tanah masam dengan pH sekitar 4, dikarenakan P diikat oleh Al dan Fe melalui pertukaran ligan atau terpresipitasi oleh Al3+ dan Fe3+ dalam larutan menjadi bentuk senyawa Al-P dan Fe-P. Senyawa-senyawa ini akan menjadi P yang sukar larut dengan berjalannya waktu (Hardjowigeno, 1987). P diikat dalam bentuk Ca-P (Ca3(PO4)2) pada tanah alkalin (Leiwakabessy, 1988). P

organik terimobilisasi dalam bahan organik tanah dan jika sudah termineralisasi P organik dapat juga tererap dalam komplek jerapan. Tan (1982) melaporkan bahwa tanaman juga mengambil P dalam bentuk organik. P dalam bentuk organik berupa fitin, asam nukleat, dan fosfolipid. Sementara pada Andisol umumnya P dierap melalui pertukaran spesifik yaitu pertukaran ligan karena banyaknya mineral liat amorf seperti alofan yang banyak mengandung gugus fungsional OH- (Tan, 1965).

P terdiri dari beberapa fraksi menurut tingkat ketersediaan dan kekuatan ikatannya di dalam tanah. Tiessen and Moir (1993) mendefinisikan fraksi-fraksi P berdasarkan bentuk-bentuk P yang diekstrak dengan pengekstrak tertentu.

Fraksi fraksi P tersebut adalah sebagai berikut:

1. Fraksi P yang siap dimanfaatkan oleh tanaman. Fraksi ini diekstrak dengan menggunakan resin (anion exchange resin) dan sodium bikarbonat (NaHCO3) 0.5 M.

2. Fraksi yang dierap melalui pertukaran ligan oleh hidrous oksida besi dan alumunium (Fe-P dan Al-P). Fraksi ini di ekstrak dengan 0.1 M NaOH.

(45)

4. Fraksi P residu yang merupakan P yang diikat secara kuat. Fraksi ini diekstrak melalui destruksi H2O2 dan H2SO4.

2.3 Mekanisme Erapan P

P merupakan contoh anion yang dijerap secara spesifik paling penting. Tanah yang banyak mempunyai muatan variabel karena adanya Al dan Fe hidrus oksida akan mempunyai erapan maksimum P yang tinggi. Tingkat kekuatan erapan P tergantung pada jumlah Al dan Fe hidrus oksida yang mengikatnya. Jika pertukaran ligan itu terjadi oleh satu gugus fungsional dari Al atau Fe hidrus oksida, maka kekuatan ikatan itu labil yang disebut monodentat. Akan tetapi jika pertukaran ligan itu terjadi oleh lebih dari satu gugus fungsional maka kekuatan ikatan itu sangat kuat dan disebut fiksasi (Tisdale dan Nelson, 1975). Selain Al dan Fe hidrus oksida terdapat pula Al dan Fe bebas dalam larutan tanah yang dapat melakukan reaksi elektrostatik dengan P yang dalam bentuk ion H2PO4

sehingga membentuk presipitasi Al-P dan Fe-P ( Anwar dan Sudadi, 2007).

Pertukaran ligan, penetrasi anion, H2PO42- pada permukaan oksida

dijelaskan pada Gambar1 berikut.

Gambar 1. Pertukaran H2PO4- ke dalam Permukaan Oksida Fe

Sementara itu fiksasi fosfat pada mineral silikat sering dilaporkan dalam dua tahap. Tahap pertama berlangsung sangat cepat, selesai sekitar satu hari,

(46)

yang kemudian diikuti oleh tahap kedua yang lebih lambat. Reaksi pertama yang sangat cepat dapat dijelaskan sebagai kombinasi jerapan non-spesifik dan pertukaran ligan pada ujung mineral. Reaksi yang lebih lambat merupakan kombinasi reaksi perlarutan mineral dan presipitasi fosfor dengan kation dapat ditukar atau pun kation dari kisi kristal. Sebagai contoh adalah erapan P oleh kaolinit meningkat dengan konsentrasi P yang ditambahkan. Konsentrasi silika dalam larutan meningkat secara simultan Pada waktu yang bersamaan (Bohn et al., 1979). Reaksi pertukaran ligan dapat digambarkan sebagai berikut:

Al2Si2O5(OH)4 2Al(OH)2+ + Si2O5

2-2Al(OH)2+ + 2H2PO4- 2Al(OH)2H2PO4

Reaksi pertukaran ligan secara keseluruhan:

Al2Si2O5(OH)4 + 2H2PO4- 2AL(OH)2H2PO4 + Si2O52-

Hasil retensi dan fiksasi fosfat lebih umum dijumpai dalam bentuk tidak murni sebagai Fe-P atau Al-P, tetapi lebih merupakan campuran. Hasil akhir dengan Al hidrus oksida disebut varisit (AlPO4.2H2O) dan hasil akhir dengan Al

hidrus oksida disebut strengit (FePO4.2H2O). Bentuk dalam tanah umumnya

berupa campuran yang disebut sebagi seri isomorf varisit-strengit.

2.4 Metode Fraksionasi P

Metode Fraksionasi P awalnya pertama kali dikembangkan oleh Chang dan Jakson (1957). Chang dan Jackson (1957) menggunakan NH4Cl untuk

mengekstrak “labile” P diikuti dengan NH4F untuk fraksi Al-P. Kemudian

fraksionasi dilanjutkan dengan NaOH untuk mengekstrak Fe-P dan dithionite-citrate untuk P yang ter-occluded. Untuk penetapan Ca-P digunakan larutan HCl. Penetapan P organik dilakukan melalui pengurangan total P dengan jumlah fraksi-fraksi P yang telah ditetapkan (Saunders dan Williams, 1955).

(47)

adalah benar berasal dari ikatan Al-P dan Fe-P. Kemudian metode Chang dan Jackson (1975) tidak dapat membedakan bentuk P organik berdasarkan kekuatan ikatannya (William dan Walker, 1969).

Sebuah alternatif dari fraksionasi P dikembangkan oleh Hedley et al (1982). P tersedia secara biologis baik orgnaik maupun inorganik diekstrak menggunakan resin dan bikarbonat. Al-P dan Fe-P dimana P dalam bentuk inorganik dan organik ditetapkan dengan menggunakan larutan NaOH dengan konsentrasi yang relatif encer. Untuk Ca-P ditetapkan dengan menggunakan larutan HCl dengan konsentrasi yang relatif encer.

2.5 Pengaruh SiO32- (Silikat) terhadap P pada Tanah

Pengaruh silikat dilaporkan dapat meningkatkan pH tanah dan KTK serta mengurangi erapan P Andisol Sumatra (Fiantis et al., 2002). Penggunaan Silikat dalam bentuk CaSiO3 pada Andisol Lembang dilaporkan oleh Hartono (2007)

dapat mentransformasikan P dalam ikatan Al-P dan Fe-P menjadi resin-P yang merupakan fraksi P yang sangat tersedia bagi tanaman. Hasil penelitian Hartono (2007) menununjukkan bahwa silikat berpotensi digunakan untuk menambang P pada Andisol. Silikat merupakan salah satu cara untuk mensubtitusi P pada komplek erapan. Pemberian silikat pada tanah juga membantu memperbaiki kondisi baik fisik maupun secara kimia pada tanah yang telah diberi perlakuan silikat pada konsentrasi tertentu. Hal ini terbukti oleh Hartono (2007), aplikasi dari CaSiO3 meningkatkan pH tanah, KTK tanah dan kandungan Ca2+ namun

tidak mengubah Mg2+, K+, dan Na+.

Penambahan Na2SiO3 (natrium silikat) dilaporkan oleh Preez (1970)

(48)

III. BAHAN DAN METODE

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Pengambilan contoh tanah dilaksanakan di petak percobaan Balai Penelitian Tanaman Sayuran (BALITSA) Lembang, Jawa Barat. Sementara analisis tanah dilakukan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2011 hingga Juli 2011.

3.2. Alat dan Bahan

Bahan-bahan yang digunakan adalah bahan tanah Andisol Lembang yang diambil di petak percobaan milik Balai Penelitian Tanaman Sayuran, Lembang, Jawa Barat. Sebagai sumber silikat digunakan Na2SiO3,sementara bahan kimia

yang digunakan adalah bahan-bahan kimia yang terkait dengan analisis P, seperti yang diuraikan pada metode fraksionasi P berdasarkan Tiessen and Moir (1993) dan metode pewarnaan untuk analisa P berdasarkan Murphy and Riley (1962). Bahan-bahan yang digunakan dalam fraksionasi P berdasarkan Tiessen dan Moir (1993) adalah resin strip, NaHCO3, NaOH, HCl dan H2SO4. Bahan-bahan yang

digunakan untuk pewarnaan dengan menggunakan metode Murphy dan Riley (1962) adalah (NH4)6Mo7O24, Ascorbid acid, C8H4K2O12Sb.3H2O, dan H2SO4.

Alat-alat yang digunakan dalam pengambilan contoh tanah adalah cangkul, kored, dan karung, sedangkan alat-alat keperluan di laboratorium di antaranya adalah pipet, erlenmeyer, tabung centrifuge 50 ml, vacuum pump, kertas saring milipore, vunel porselen, gelas piala, gelas ukur, labu takar, alat ukur spectrophotometer dan lain sebagainya.

(49)