PENGARUH NANO SILIKA TERHADAP PERTUMBUHAN,
RESPON MORFOFISIOLOGI DAN PRODUKTIVITAS
TANAMAN PADI (
Oryza sativa
L.)
AMRULLAH
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Pengaruh Nano Silika terhadap Pertumbuhan, Respon Morfofisiologi dan Produktivitas Tanaman Padi
(Oryza sativa L.) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015
Amrullah
RINGKASAN
AMRULLAH. Pengaruh Nano Silika terhadap Pertumbuhan, Respon Morfofisiologi dan Produktivitas Tanaman Padi (Oryza sativa L.). Dibimbing oleh DIDY SOPANDIE, SUGIYANTA, AHMAD JUNAEDI.
Salah satu kendala dalam meningkatkan produktivitas tanaman padi adalah tidak dilakukannya pemberian pupuk silika (Si) pada budidaya tanaman padi. Pemberian pupuk Si penting karena tanaman padi selama pertumbuhannya menyerap Si jauh lebih banyak dibanding menyerap unsur hara NPK. Selama ini kebutuhan akan Si untuk tanaman padi hanya mengandalkan ketersediaannya di alam. Namun berdasarkan beberapa penelitian diperoleh fakta bahwa jumlah Si dalam tanah dari waktu ke waktu mengalami pengurangan yang cukup signifikan apabila tidak ada penambahan dari luar. Untuk mengatasi permasalahan tersebut dicoba dilakukan pemberian unsur silika yang dihasilkan dari sekam padi yang dibuat dalam ukuran nano. Pemberian nano silika diharapkan dapat lebih menambah kemampuan tanaman padi dalam menyerap dan menggunakan unsur tersebut untuk pertumbuhan dan perkembangannya.
Secara umum penelitian ini bertujuan untuk menjelaskan pengaruh Si yang diberikan dalam ukuran nano terhadap pertumbuhan, respon morfofisiologi dan produktivitas tanaman padi. Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk : (1) mendapatkan dosis nano silika yang memberikan pengaruh terbaik pada tanaman padi, (2) menjelaskan respon morfofisiologi dan produktivitas tanaman padi terhadap cara pemberian dan bentuk nano silika yang berbeda, dan (3) menjelaskan pengaruh pemberian nano silika terhadap peningkatan produktivitas tanaman padi di lahan sawah.
Hasil percobaan pertama menunjukkan bahwa pemberian silika, baik dalam bentuk silika biasa maupun bentuk nano silika memberikan pengaruh yang lebih baik pada pertumbuhan tanaman padi dibanding tanpa pemberian silika (kontrol). Sementara tanaman yang diberi perlakuan nano silika memiliki pertumbuhan yang lebih baik dibanding tanaman yang diberi pupuk silika biasa. Sedangkan untuk perlakuan varietas, secara umum antara varietas padi sawah dengan padi gogo tidak menunjukkan perbedaan pertumbuhan. Untuk perlakuan silika biasa, dosis yang memberikan pengaruh terbaik adalah 1.22 g ekuivalen dengan 300 kg ha-1. Sedangkan untuk nano silika powder dosis atau konsentrasi terbaiknya adalah 0.39 g atau 0.39 ppm ekuivalen dengan75 kg ha-1.
Percobaan kedua bertujuan untuk (1) menjelaskan pengaruh cara pemberian dan bentuk nano silika terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman padi, dan (2) mempelajari efisiensi dan laju serapan nano silika pada pertumbuhan tanaman padi. Percobaan kedua terdiri dari dua subpercobaan. Subpercobaan pertama disusun secara faktorial dengan 2 faktor perlakuan dan 3 ulangan menggunakan rancangan acak kelompok dalam petak terbagi. Petak utama adalah varietas tanaman padi, yaitu IR 64, Ciherang, Situ Bagendit dan Situ Patenggang. Sebagai anak petak adalah pemberian silika, terdiri atas : (1) pupuk SiP 300 kg ha-1; (2) nano silika powder 75 kg ha-1; (3) nano silika koloid (NSK) 10 ppm; (4) NSK 20 ppm dan (5) NSK 30 ppm serta kontrol (tanpa pemberian silika). Subpercobaan kedua disusun secara faktorial dengan 2 faktor perlakuan dan 3 ulangan dengan rancangan acak kelompok dalam petak terbagi. Petak utama adalah pemberian silika, yaitu : (1) pupuk SiP dengan dosis 100 dan 300 kg ha-1; (2) nano silika powder dengan dosis 10 dan 75 kg ha-1 dan (3) nano silika
koloid dengan dosis 5 ppm dan 20 ppm. Sebagai anak petak adalah varietas padi IR 64, Ciherang, Situ Bagendit, dan Situ Patenggang.
Hasil percobaan kedua menunjukkan bahwa aplikasi silika khususnya nano silika memberikan pengaruh yang lebih baik pada pertumbuhan tanaman padi. Hal ini dapat dilihat pada pertumbuhan yang lebih baik pada peubah yang diamati, seperti tinggi tanaman, panjang akar, jumlah anakan, jumlah malai, panjang malai, bobot basah tajuk dan akar, bobot kering tajuk dan akar, sudut daun, umur berbunga, umur panen, jumlah gabah isi, persen gabah hampa, jumlah gabah total, berat 1000 butir, ketebalan daun, kandungan klorofi, kandungan N, P, K, Na, Fe, Mn, Zn dan Si, kecuali pada peubah jumlah stomata, kandungan Ca, Mg, S, dan Cu. Begitu juga untuk perlakuan varietas tanaman menunjukkan pengaruh yang berbeda pada pertumbuhan tanaman padi sawah dengan padi gogo. Namun demikian tidak terdapat interaksi antara pemberian silika dan varietas tanaman padi kecuali pada peubah tinggi tanaman, bobot basah dan bobot kering akar dan kandungan Zn. Pada percobaan ini juga diketahui bahwa pemberian silika khususnya nano silika koloid memiliki total serapan silika (TSS), rasio efisiensi silika (RES), efisiensi penggunaan silika (EPS), laju serapan spesifik (LSS) dan efisiensi serapan silika (ESS) yang lebih baik. Perlakuan yang memberikan pengaruh terbaik pada penelitian ini adalah nano silika koloid 20 ppm.
2013. Rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak kelompok dengan 1 faktor yang diulang 3 kali. Faktor yang diuji adalah pupuk SiP 300 kg ha-1, koloid nano silika dengan konsentrasi 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm, dan kontrol (tanpa silika).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian silika, baik dengan silika biasa (SiP) maupun nano silika koloid (NSK) memberikan pengaruh yang lebih baik pada pertumbuhan tanaman padi dibanding tanpa pemberian silika (kontrol) kecuali untuk peubah jumlah stomata. Perlakuan NSK memberikan pengaruh yang lebih baik dibanding pemberian pupuk SiP pada peubah tinggi tanaman, panjang akar, jumlah anakan, jumlah malai, panjang malai, sudut daun, umur berbunga, umur panen, jumlah gabah isi, jumlah gabah total, persentase gabah hampa, berat seribu butir, klorofil daun bendera, klorofil daun tanaman, kandungan silika dan produktivitas tanaman. Dengan penggunaan nano silika koloid terjadi peningkatan produktivitas tanaman padi yang cukup signifikan yaitu menapai dua kali lipat dari hasil yang diperoleh tanaman kontrol yang tidak diberi silika. Hal ini dikarenakan adanya serangan penyakit kresek. Perlakuan NSK dengan konsentrasi 20 ppm memberikan pengaruh terbaik terhadap respon agronomi, morfologi, fisiologi dan produktivitas tanaman padi.
SUMMARY
AMRULLAH. The Influence of Nano Silica on the Growth, Morphophysiology Responses and Productivity of Rice Plant (Oryza sativa L.). Supervised by DIDY SOPANDIE, SUGIYANTA, and AHMAD JUNAEDI.
One of the constraints in improving the productivity of the rice plant was the absence of fertilizer application silica (Si) on rice cultivation. The fertilizer application was important because during the growth of rice plants absorb Si was much more than absorb nutrients NPK. During this time the need for Si to rely solely on the availability in nature. However, based on several studies that have been conducted obtained by the fact that the amount of Si in the soil from time to time experienced significant reductions in the absence of the addition of the outside. To overcome these problems attempted by application silica from rice husk made in nano size. Application of nano silica was expected to further increase the ability of the rice plant to absorb and use these elements for growth and development.
In general, this study aims to explain the influence of Si was given in nano size on growth, morphophysiology response and productivity of rice plants. In particular, this study aims to: (1) get a dose of nano silica which gives the best effect on rice plants, (2) describes the response morfofisiologi and productivity of rice plants on the mode of administration and different forms of nano silica, and (3) describes the effect of nano silica to increase the productivity of rice plants in paddy fields.
This research consisted of three major experiments. The first experiment aims to explain the influence of nano silica on the growth of rice plants and to determine the dose of silica and nano silica powder that gives the best effect on the growth of rice plants. The experiments was conducted in September 2012 to January 2013 in the greenhouse of Perum Bulog’s Research and Development Center at Tambun, Bekasi. The experiment consists of two sub-experiments. The first sub-experiment was arranged in a factorial study with 2 treatments and 3 replications with split plot in a randomized block design. The main plot was the types and doses of SiP fertilizer (silica particle size regular) at 0.41, 0.81, 1.22, 1.62 and 2.03 ppm and nano silica powder doses, each for 0.05, 0.13, 0.26, 0.39 and 0.52 ppm which were mixed in Yoshida nutrient solution (1976). As a subplot was rice varieties, i.e IR 64, Ciherang, Situ Bagendit and Situ Patenggang. The second sub-xperiment was arranged in factorial study with 2 treatments and 3 replications using a randomized block with a split plot design. The main plot was rice varieties, i.e IR 64, Ciherang, Situ Bagendit and Situ Patenggang. As a subplot was the silica application, including the Application of SiP (silica particle size regular) fertilizer with each dose of 0.41, 0.81, 1.22, 1.62 dan 2.03 g and nano silica application with each dose of 0.05, 0.13, 0.26, 0.39 and 0.52 g and the control treatment.
there were no significant effects between upland rice and paddy field rice variety. In the treatment of ordinary silica, dose of 1.22 g equivalent 300 kg ha- 1 has been given the best influence. In the treatment of nano silica powder dose or concentration of 0.39 g or 0.39 ppm equivalent 75 kg ha-1 has been given the best
influence on the growth of rice plant.
The aim of second experiment include: (1) to explain the influence of the Nano silica Application way and the different forms of nano silica on the growth and productivity of rice plants, and (2) to study the efficiency and uptake rate of nano silica on the growth of rice plants. The second experiment consists of two sub-experiments. The first sub-experiment which was arranged in factorial study with 2 treatments and 3 replications using a randomized block with a split plot design. The main plot was rice varieties, i.e IR 64, Ciherang, Situ Bagendit and Situ Patenggang. As a subplot was the silica application which was composed by the control (without silica) and treatments: (1) the SiP fertilizer 300 kgha-1; (2)
nano silica powder 75 kgha-1; (3) colloidal nano silica (CNS) 10 ppm; (4) CNS 20 ppm and (5) CNS 30 ppm. The second sub-experiment which was arranged in a factorial study with 2 treatments and 3 replications by using a split plot with a randomized complete block design. The main plot was the types, doses and silica application, namely: (1) SiP fertilizer at doses of 100 and 300 kgha-1; (2) nano silica powder (NSP) at dose of 10 and 75 kgha-1 and (3) colloidal nano silica (NSK) at doses of 5 and 20 ppm. As a subplot was rice varieties, i.e IR 64, Ciherang, Situ Bagendit and Situ Patenggang.
The results of the second experiment showed that the application of silica particular nano silica was given a better effect on the growth of rice plants. This can be seen in better growth in the observed variables, such as plant height, root length, number of tillers, number of panicle, panicle length, shoot and root fresh weight, shoot and root dry weight, leaf angle, days to flowering, harvesting, the number of filled grain, grain hollow percent, total grain number, 1000 grain weight, leaf thickness, klorofi content, the content of N, P, K, Na, Fe, Mn, Zn and Si, except at the variable number of stomata, the content of Ca, Mg , S, and Cu. Likewise, for the treatment of plant varieties showed different effects on the growth of rice crops in upland rice. However, there is no interaction between the silica application and rice crop varieties except at the variable plant height, fresh weight and dry weight of roots and content Zn. In this experiment is also known that administration of nano silica colloidal silica in particular has a total absorption of silica (TSS), the ratio of the efficiency of silica (RES), the efficiency of the use of silica (EPS), specific absorption rate (LSS) and silica uptake efficiency (ESS) better. The treatment was given the best effect in this study is 20 ppm colloidal silica nano.
The results have been shown that silica application, either with ordinary silica (SiP) or colloidal nano silica (CNS) was given a significant effect on the growth of rice plants rather than the growth without silica Application (control), except for the variable number of stomata. CNS treatment was given a better effect than SiP fertilizer application on plant height, root length, number of tillers, number of panicles, panicle length, leaf angle, flowering, harvesting age, number grain contents, total grain number, the percentage of empty grains, weight of a thousand grains, flag leaf chlorophyll, leaf chlorophyll of plants, silica content and productivity of plants. With the use of colloidal silica nano rice crop productivity increased significantly, reaching twice the results obtained control plants were not given silica. This was due to disease kresek. CNS treatment at a dose of 20 ppm has been given the best effect on the agronomic, morphology, physiology and productivity response of rice plants.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor
pada Mayor Agronomi dan Hortikultura
PENGARUH NANO SILIKA TERHADAP PERTUMBUHAN,
RESPON MORFOFISIOLOGI DAN PRODUKTIVITAS
TANAMAN PADI (
Oryza sativa
L.)
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2015
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr Ir Trikoesoemaningtyas, MSc 2. Dr Ir Atang Sutandi, MSi
Judul Disertasi : Pengaruh Nano Silika terhadap Pertumbuhan, Respon Morfofisiologi dan Produktivitas Tanaman Padi (Oryza
sativa L.)
Nama : Amrullah
NIM : A262090081
:
Disetujui oleh Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Didy Sopandie, MAgr Ketua
Dr Ir Sugiyanta, MSi Anggota
Dr Ir Ahmad Junaedi, MSi Anggota
Diketahui oleh
Koordinator Mayor
Agronomi dan Hortikultura
Dr Ir Maya Melati, MS, MSc
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
PRAKATA
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat taufiq dan hidayah-Nya disertasi ini dapat selesai disusun dengan baik. Disertasi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Doktor pada Mayor Agronomi dan Hortikultura Sekolah Pascasarajana Institut Pertanian Bogor.
Disertasi ini berjudul : Pengaruh Nano Silika terhadap Pertumbuhan, Respon Morfofisiologi dan ProduktivitasTanaman Padi (Oryza sativa L.) yang disusun berdasarkan lima penelitian yang dilaksanakan secara terpadu. Kelima penelitian tersebut merupakan penelitian dalam satu kesatuan yang utuh mulai dari penelitian di laboratorium, rumah kaca dan di lapangan. Disertasi ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan dan informasi mengenai penggunaan nano silika yang dibuat dari sekam padi untuk meningkatkan pertumbuhan dan produktivitas tanaman padi.
Sebagian hasil penelitian telah diterbitkan pada publikasi nasional, yaitu pada Jurnal Pangan (terakreditasi LIPI) pada volume 23 nomor 1 bulan Maret tahun 2014 dengan judul “Peningkatan Produktivitas Tanaman Padi (Oryza sativa
L.) melalui Pemberian Nano silika”. Selain itu telah diterbitkan pada publikasi internasional di Asian Journal of Agricultural Research pada pada tanggal 11 Nopember tahun 2014 dengan judul “Influence of Nano Silica on the Growth of
Rice Plant (Oryza sativa L.)”.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada Komisi Pembimbing yang diketuai Prof Dr Ir Didy Sopandie, MAgr dan anggotanya yaitu Dr Ir Sugiyanta, MSi dan Dr Ir Ahmad Junaedi, MSi yang telah banyak memberikan arahan, masukan, bimbingan dan bantuan terutama dalam bentuk moril berupa motivasi dan kesabarannya selama membimbing sehingga disertasi ini dapat terselesaikan dengan baik. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada yang terhormat Dr Ir Trikoesoemaningtyas, MSc dan Dr Ir Atang Sutandi, MSi sebagai penguji luar komisi yang telah memberikan masukan pada ujian prelim lisan dan ujian tertutup, Dr Ir Iskandar Lubis, MS dan Dr Ir Dedi Nursyamsi, MAgr yang telah memberikan saran dan masukan pada ujian terbuka, Prof Dr Ir Munif Ghulamahdi, MS dan Dr Ir Maya Melati, MS, MSc selaku Ketua Mayor Agronomi dan Hortikultura dan Prof Dr Dadang, MSc selaku Wakil Dekan Fakultas Pertanian atas semua saran dan koreksi yang konstruktif.
Ungkapan terimakasih juga disampaikan kepada teman-teman seperjuangan Angkatan 2009 Program Studi AGH, Amisnaipa, Gusmaini, Ilona, La Ode Afa, Maisura, Marjani Aliyah, M. Cholid dan Almarhumah Tyas Pratiwi (semoga Allah memberi tempat yang mulia di sisi-Nya) yang selama perkuliahan, penelitian dan penyusunan disertasi ini banyak berinteraksi dan berdiskusi serta selalu saling memberikan semangat.
Tidak lupa penulis sampaikan rasa terima kasih yang paling dalam kepada kedua orang tua, H. Arifin Umar dan Hj. Khadijah atas segala curahan kasih sayang yang tiada batas dan doa yang tiada hentinya. Akhirnya terima kasih dan penghargaan yang mendalam dan penuh kasih penulis tujukan kepada istri tercinta Hapsari Suryaningsih dan anak-anak tersayang M. Hafizh, M. Fikri, M. Rafi dan M. Nazhif atas kesabaran, ketabahan, pengetian, dorongan semangat dan doanya sejak penulis menjalani perkuliahan hingga selesai menjalani pendidikan program Doktor.
Semoga semua kegiatan yang telah dilaksanakan mulai dari penelitian hingga selesainya penyusunan disertasi ini mendapat ridho dari Allah SWT dan dapat bermanfaat bagi orang banyak.
Bogor, Februari 2015
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN ix
1 PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 3
Tujuan Penelitian 3
Hipotesis 3
Manfaat Penelitian 3
Kerangka dan Ruang Lingkup Penelitian 4
2 TINJAUAN PUSTAKA 6
Tanaman padi 6
Sekam Padi 7
Silika dalam Tanah 10
Silika dalam Tumbuhan 13
Nano silika 15
3. PENETAPAN DOSIS NANO SILIKA UNTUK PERTUMBUHAN
TANAMAN PADI (Oryza sativa L.) 18
ABSTRAK 18
LATAR BELAKANG 19
BAHAN DAN METODE 21
3.1 Pengaruh Pemberian Nano silika Terhadap Pertumbuhan Tanaman
Padi (Oryza sativa L.) pada Media Larutan Hara 21 3.2 Respon Tanaman Padi (Oryza sativa L.) terhadap Pemberian Nano
Silika pada Media Tanah 23
HASIL DAN PEMBAHASAN 25
Hasil 25
3.1 Pengaruh Pemberian Nano silika Terhadap Pertumbuhan Tanaman
Padi (Oryza sativa L.) pada Media Larutan Hara 25 3.2 Respon Tanaman Padi (Oryza sativa L.) terhadap Pemberian Nano
Silika pada Media Tanah 30
Pembahasan 37
SIMPULAN 39
4 RESPON MORFOFISIOLOGI TANAMAN PADI (Oryza sativa L.) TERHADAP CARA PEMBERIAN DAN BENTUK NANO SILIKA YANG BERBEDA
40
ABSTRAK 40
LATAR BELAKANG 42
4.1 Pengaruh Cara Pemberian dan Bentuk Nano silika terhadap
Pertumbuhan dan Produktivitas Tanaman Padi (Oryza sativa L.) 43 4.2 Efisiensi dan Laju Serapan Nano silika oleh Tanaman Padi
(Oryza sativa L.) 46
HASIL DAN PEMBAHASAN 47
Hasil 47
4.1 Pengaruh Cara Pemberian dan Bentuk Nano silika terhadap
Pertumbuhan dan Produktivitas Tanaman Padi (Oryza sativa L.) 47 4.2 Efisiensi dan Laju Serapan Nano silika oleh Tanaman Padi
(Oryza sativa L.) 62
Pembahasan 65
SIMPULAN 69
5 PENINGKATAN PRODUKTIVITAS TANAMAN PADI (Oryza sativa
L.) DI LAHAN SAWAH MELALUI PEMBERIAN NANO SILIKA 70
ABSTRAK 70
LATAR BELAKANG 71
BAHAN DAN METODE 72
HASIL DAN PEMBAHASAN 74
Hasil 74
Pembahasan 81
SIMPULAN 83
6 PEMBAHASAN UMUM 83
7 SIMPULAN UMUM DAN SARAN 88
Simpulan Umum 88
Saran 89
DAFTAR PUSTAKA 89
LAMPIRAN 96
DAFTAR TABEL
1 Rata-rata tinggi tanaman, panjang akar dan panjang daun pada
masing-masing perlakuan silika 26
2 Rata-rata tinggi tanaman, panjang akar dan panjang daun pada
masing-masing varietas tanaman padi 27
3 Rata-rata bobot basah (BB) tajuk dan akar pada masing-masing
perlakuan silika 29
4 Rata-rata bobot kering (BK) tajuk dan akar pada masing-masing
perlakuan silika 31
5 Rata-rata tinggi tanaman, panjang akar, jumlah anakan dan jumlah malai pada masing-masing perlakuan silika 32 6 Nilai rata-rata tinggi tanaman, panjang akar, jumlah anakan dan jumlah
malai pada masing-masing varietas tanaman padi 34 7 Nilai rata-rata bobot basah tajuk, bobot basah akar, bobot kering tajuk
dan bobot kering akar pada masing-masing perlakuan silika 35 8 Nilai rata-rata bobot basah tajuk, bobot basah akar, bobot kering tajuk
dan bobot kering akar pada masing-masing varietas tanaman padi 36 9 Nilai rata-rata jumlah gabah isi per malai, persentase gabah hampa per
malai, jumlah gabah total per malai dan bobot 1000 butir gabah pada
masing-masing perlakuan silika 37
10 Nilai rata-rata jumlah gabah isi per malai, persentase gabah hampa per malai, jumlah gabah total per malai dan bobot 1000 butir gabah pada
masing-masing varietas tanaman padi 49
11 Nilai rata-rata tinggi tanaman, panjang akar, jumlah anakan dan jumlah
malai pada masing-masing perlakuan silika 50
12 Nilai rata-rata tinggi tanaman, panjang akar, jumlah anakan dan jumlah malai pada masing-masing varietas tanaman padi 51 13 Nilai rata-rata bobot basah tajuk, bobot basah akar, bobot kering tajuk
dan bobot kering akar pada masing-masing perlakuan silika 52 14 Nilai rata-rata bobot basah tajuk, bobot basah akar, bobot kering tajuk
dan bobot kering akar pada masing-masing varietas tanaman padi 53 15 Nilai rata-rata umur berbunga, umur panen, panjang malai, persentase
gabah hampa, gabah isi, gabah total dan sudut daun pada
masing-masing perlakuan silika 54
16 Nilai rata-rata umur berbunga, umur panen, panjang malai, persentase gabah hampa, gabah isi, gabah total dan sudut daun pada
masing-masing varietas tanaman padi 55
17 Nilai rata-rata berat 1000 butir, ketebalan daun, jumlah stomata, kandungan klorofil, N, P, K dan Ca pada masing-masing perlakuan
silika 57
18 Nilai rata-rata berat 1000 butir, ketebalan daun, jumlah stomata, kandungan klorofil, N, P, K dan Ca pada masing-masing varietas
tanaman padi 58
19 Nilai rata-rata kandungan Mg, Na, S, Fe, Mn, Cu, Zn dan Si pada
masing-masing perlakuan silika 59
20 Nilai rata-rata kandungan Mg, Na, S, Fe, Mn, Cu, Zn dan Si pada
21 Nilai rata-rata bobot kering tajuk, bobot kering akar, bobot kering total, dan kandungan silika pada masing-masing perlakuan silika 61 22 Nilai rata-rata bobot kering tajuk, bobot kering akar, bobot kering
total, dan kandungan silika pada masing-masing varietas tanaman padi 62 23 Nilai rata-rata TSS, RES, EPS, LSS dan ESS pada masing-masing
perlakuan silika 63
24 Nilai rata-rata TSS, RES, EPS, LSS dan ESS pada masing-masing
perlakuan varietas tanaman padi 64
25 Nilai rata-rata tinggi tanaman dan panjang akar pada masing-masing
perlakuan silika 71
26 Nilai rata-rata jumlah anakan, jumlah malai dan panjang malai pada
masing-masing perlakuan silika 72
27 Nilai rata-rata sudut daun, umur berbunga dan umur panen pada
masing-masing perlakuan silika 73
28 Rata-rata jumlah gabah isi, gabah total, persentase gabah hampa, dan berat 1000 butir pada masing-masing perlakuan silika 74 29 Nilai rata-rata klorofil daun bendera dan daun tanaman pada masing-
masing perlakuan silika 76
30 Rata-rata jumlah stomata, kandungan silika dan produktivitas pada
masing-masing perlakuan silika 77
DAFTAR GAMBAR
1 Bagan alur penelitian 5
2 Faktor-faktor yang mengontrol ketersediaan Si di tanah 12 3 Lapisan silika gel pada dinding sel epidermis 15 4 Pertumbuhan tanaman padi pada 7 HST pada kultur hara 27 5 Tanaman padi pada 7 HST dengan perlakuan nano silika (NS) pada
kultur hara 28
6 Tanaman padi pada 4 MST dengan perlakuan nano silika (NS) pada media pot
32 7 Perbandingan jumlah anakan tanaman padi pada 4 MST
antarperlakuan nano silika (NS), silika biasa (SB) dan kontrol pada
media pot 33
8 Diagram pengukuran sudut daun 45
9 Tanaman padi pada 2 MST dengan perlakuan siliIka biasa (SB) pada
media pot 48
10 Tanaman padi pada 8 MST dengan perlakuan nano silika (NS) pada
media pot 49
11 Tinggi tanaman untuk masing-masing perlakuan 75 12 Umur berbunga pada perlakuan NSK20 dan kontrol 76 13 Kondisi gabah pada malai menjelang panen pada perlakuan NSK30 78 14 Kondisi daun bendera menjelang panen untuk tiap perlakuan 80
DAFTAR LAMPIRAN
1 Komposisi larutan hara Yoshida 96
3 Proses pembuatan silika dan nano silika dari natrium silikat 98 4 Prosedur singkat pembuatan nano silika dari sekam padi 99 5 Hasil analisa nanosilika hasil sintesis dengan SEM 100
6 Hasil analisa EDS nanosilika 101
7 Rekapitulasi uji anova dan kontras penelitian 3.1 Pengaruh Pemberian Nano silika terhadap Pertumbuhan Tanaman Padi pada Media Larutan
Hara 102
8 Rekapitulasi uji anova dan kontras penelitian 3.2 Respon Tanaman
Padi terhadap Pemberian Nano silika pada Media Tanah 103 9 Rekapitulasi uji anova dan kontras penelitian 4.1 Pengaruh Cara
Pemberian dan Bentuk Nano Silika Terhadap Pertumbuhan dan
Produktivitas Tanaman Padi 104
10 Rekapitulasi uji anova dan kontras penelitian 4.1 Pengaruh Cara Pemberian dan Bentuk Nano Silika Terhadap Pertumbuhan dan
Produktivitas Tanaman Padi 105
11 Rekapitulasi uji anova da kontras penelitian 4.2 Efisiensi dan Laju Serapan Nano Silika oleh Tanaman Padi
106 12 Rekapitulasi uji anova dan kontras penelitian 5 Peningkatan
Produktivitas Tanaman Padi di Lahan Sawah melalui Pemberian Nano
Silika 107
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanaman padi (Oryza sativa L.) merupakan komoditas tanaman pangan yang memiliki arti penting bagi hampir seluruh penduduk Indonesia karena beras merupakan bahan pangan utama. Beras mampu memenuhi kebutuhan kalori sebagian besar penduduk Indonesia. Dewasa ini dengan bertambahnya penduduk Indonesia dari tahun ke tahun, kebutuhan akan beras terus meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan beras tersebut pemerintah bahkan harus melakukan impor beras dari negara lain. Indonesia sudah sejak lama menjadi negara pengimpor beras dengan impor tertinggi sebanyak 4.75 juta ton pada tahun 1999 (BPS 1999).
Mengatasi permasalahan impor beras, pemerintah terus berupaya meningkatkan produksi padi nasional guna memenuhi kebutuhan akan beras, namun sampai saat ini produktivitas hasil pertanian padi di Indonesia masih belum seperti yang diharapkan. Berdasarkan data yang ada, produktivitas padi gogo baru sebesar 2.95 ton ha-1 sementara untuk padi sawah sebesar 5.08 ton ha-1. Selama ini kebutuhan pangan nasional masih ditunjang oleh padi sawah, sedangkan padi gogo baru menyumbang sekitar 6% dari total produksi nasional (Deptan 2013).
Saat ini upaya pengembangan padi sawah banyak mengalami kendala terutama oleh adanya konversi lahan sawah menjadi lahan nonpertanian yang luasnya kian meningkat dari tahun ke tahun. Lahan yang tersedia untuk pengembangan pertanian pangan saat ini adalah lahan kering khususnya yang berada di luar Pulau Jawa. Namun demikian lahan tersebut memiliki kendala dalam pemanfaatannya, seperti adanya kahat unsur hara dan keracunan unsur Al dan Fe. Lahan tersebut juga umumnya sering mengalami kekurangan air atau kekeringan. Kondisi ini jelas kurang baik bagi pertumbuhan tanaman padi dan akan mengurangi produktivitasnya.
Mengingat banyaknya kendala dalam pengembangan tanaman padi, perlu upaya dan tindakan nyata untuk mengatasi kendala-kendala tersebut. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah melalui perbaikan teknik budidaya pertanian, yaitu dengan melakukan pemupukan berimbang. Hal ini penting karena salah satu faktor yang sangat menentukan produktivitas tanaman padi adalah asupan unsur hara yang diperoleh tanaman dari pupuk yang diberikan selama pertumbuhannya.
Saat ini salah satu jenis pupuk atau unsur hara yang hampir tidak pernah diberikan atau ditambahkan ke dalam tanah pada pertanian tanaman padi adalah silika atau silikon (Si). Kondisi ini mengakibatkan pertumbuhan dan produktivitas tanaman padi kurang optimal. Hal ini sejalan dengan pendapat Kawaguchi dan Kyuma (1997) yang menyatakan bahwa dalam pelaksanaan pemupukan tanaman padi secara intensif di daerah-daerah tertentu di Asia, terdapat faktor pembatas dalam meningkatkan produksi padi yaitu kurangnya pemberian unsur Si. Selama ini kebutuhan tanaman padi akan unsur tersebut lebih mengandalkan pada ketersediaannya di alam.
2
merupakan faktor utama penyebab terjadinya proses penurunan kandungan Si tersedia dalam tanah. Lebih lanjut menurut Matichenkov et al. (1995), konsentrasi asam monosilikat (bentuk Si yang tersedia bagi tanaman) cenderung terus berkurang pada lahan-lahan pertanian yang dibudidayakan secara intensif. Degradasi kesuburan tanah akan terjadi seiring dengan penurunan kadar asam monosilikat tersebut.
Selanjutnya penelitian yang dilakukan oleh Darmawan et al. (2006), menunjukkan bahwa dalam kurun waktu selama 33 tahun, kandungan Si yang tersedia di dalam tanah berkurang sekitar 20%. Penurunan Si yang tersedia dalam tanah ini diduga sebagai penyebab utama terjadinya stagnansi produksi padi di Jawa dan daerah lainnya di Indonesia. Hal ini sejalan dengan pendapat Singh et al.
(2005) yang menyebutkan bahwa penurunan Si yang tersedia dalam tanah bagi tanaman kemungkinan erat berhubungan dengan terjadinya penurunan produksi tanaman padi.
Saat ini penggunaan Si sebagai salah satu pupuk dalam budidaya tanaman padi di Indonesia masih sangat sulit ditemui bahkan mungkin tidak ada. Hal ini karena adanya keterbatasan informasi dan masih relatif mahalnya bahan baku untuk pembuatan pupuk Silika. Dosis 1.5-3.0 ton ha-1 terak baja yang
diaplikasikan di Jepang masih dirasakan cukup mahal untuk diterapkan pada tanah pertanian yang sangat luas di Indonesia. Hal ini akan berdampak pada mahalnya biaya usaha tani yang akan dikeluarkan oleh petani. Menyadari adanya permasalahan tersebut, perlu upaya untuk mencari alternatif sumber Si yang mudah didapat dan harganya terjangkau.
Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan memanfaatkan limbah hasil pertanian, khususnya yang dihasilkan dari tanaman padi itu sendiri. Salah satu hasil samping yang dapat digunakan sebagai sumber unsur hara Si adalah sekam padi yang dihasilkan dari proses penggilingan gabah menjadi beras. Umumnya rendemen sekam yang dihasilkan dari proses penggilingan bisa mencapai 20% dari berat awal gabah yang digiling.
Jika dilihat potensinya, jumlah sekam padi yang dihasilkan dari proses penggilingan gabah menjadi beras cukup besar. Berdasarkan data BPS (2013), jumlah produksi gabah nasional mencapai 64 juta ton. Dengan asumsi rendemen sekam 20%, maka jumlah sekam yang akan dihasilkan dapat mencapai 12.8 juta ton. Jumlah ini bukanlah sedikit dan jika tidak dikelola atau dimanfaatkan secara optimal dapat menimbulkan permasalahan tersendiri dalam penanganannya dan dapat berubah menjadi limbah pertanian yang merepotkan dalam pengelolaannya.
Sampai dengan saat ini pemanfaatan sekam padi dirasakan masih belum optimal. Pemanfaatannya masih terbatas sebagai bahan baku sumber energi pada pembakaran batu bata dan genteng, bahan pengusir nyamuk, campuran bahan bakar memasak, campuran pembuatan asbes dan lain-lain. Secara umum, pemanfaatan sekam padi yang belum optimal tersebut disebabkan oleh sifat sekam padi itu sendiri, antara lain bentuk serat kasarnya, nilai gizi yang rendah, kepadatan yang rendah dan kandungan abu yang sangat tinggi (Hikmawati 2010).
3 menunjukkab bahwa pemberian sekam tersebut dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil produksi (Somaatmadja 1990).
Selain dapat dimanfaatkan sebagai sumber Si dalam bentuk utuh atau dibakar, sekam padi juga ternyata dapat dimanfaatkan dengan cara diisolasi unsur Si yang banyak terkandung di dalamnya. Apabila sekam padi dibakar, maka akan dihasilkan banyak abu sekam. Abu sekam padi tersebut mengandung banyak kandungan silika (SiO2) yang merupakan kandungan utama abu sekam
(Hikmawati 2010). Kandungan Si yang tinggi dari abu sekam padi tersebut sangat menjanjikan untuk digunakan kembali dalam berbagai aplikasi.
Selanjutnya untuk lebih meningkatkan ketersediaan dan penyerapan unsur Si oleh tanaman dan meningkatkan fungsi serta peran Si pada tanaman padi, dilakukan upaya mereduksi ukuran molekul silika (SiO2) yang didapat dari sekam
padi menjadi ukuran molekul yang lebih kecil, yaitu sampai ke ukuran minimumnya dengan menggunakan teknologi nano (nanotechnology). Penggunaan Si yang molekulnya berukuran nano (10-9 m) diharapkan akan mempunyai keunggulan dibandingkan dengan Si ukuran biasa.
Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat yang besar karena informasi mengenai penerapan teknologi nano khususnya nano silika pada bidang pertanian tanaman padi di Indonesia masih belum begitu banyak dilakukan terutama yang menggunakan sekam sebagai bahan bakunya.
Tujuan Penelitian
Secara umum penelitian ini bertujuan untuk menjelaskan pengaruh Si yang diberikan dalam ukuran nano terhadap pertumbuhan, respon morfofisiologi dan produktivitas tanaman padi. Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mendapatkan dosis nano silika yang memberikan pengaruh terbaik pada tanaman padi,
2. Menjelaskan respon morfofisiologi dan produktivitas tanaman padi terhadap cara pemberian dan bentuk nano silika yang berbeda,
3. Menjelaskan pengaruh pemberian nano silika terhadap peningkatan produktivitas tanaman padi di lahan sawah.
Hipotesis
Hipotesis yang dikemukakan pada penelitian ini adalah :
1. Terdapat dosis nano silika yang memberikan pengaruh terbaik terhadap pertumbuhan tanaman padi,
2. Cara pemberian dan bentuk nano silika yang berbeda akan memberikan pengaruh yang berbeda pada respon morfofisiologi dan produktivitas tanaman padi,
3. Pemberian nano silika akan meningkatkan produktivitas yang cukup signifikan pada tanaman padi di lahan sawah.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, antara lain :
4
(2) Memberikan informasi mengenai manfaat penerapan teknologi nano pada bidang pertanian khususnya penggunaan nano silika pada tanaman padi, (3) Mengetahui dengan lebih jelas pengaruh pemberian dan dosis nano silika
terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman padi. Kerangka dan Ruang Lingkup Penelitian
Serangkaian penelitian yang merupakan satu kesatuan dilakukan untuk mencapai tujuan dan menjawab hipotesis,. Penelitian yang dilakukan merupakan proses yang sistematis dalam mencapai tujuan. Penelitian ini lebih menekankan pada aplikasi penggunaan nano silika pada budidaya tanaman padi.
5
Gambar 1 Bagan alur penelitian
Sekam
Nano Silika
Percobaan I : Penetapan Dosis Nano Silika untuk Pertumbuhan Tanaman Padi
1. Pengaruh Pemberian Nano Silika terhadap PertumbuhanTanaman Padi pada Media Larutan Hara
2. Respon Tanaman Padi terhadap Pemberian Nano Silika pada Media Tanah
Percobaan II : Respon Morfofisiologi Tanaman Padi terhadap Cara Pemberian dan Bentuk Nano Silika
yang Berbeda
1. Pengaruh Cara Pemberian dan Bentuk Nano Silika Terhadap Pertumbuhan dan Produktivitas Tanaman Padi
2. Efisiensi dan Laju Serapan Nano Silika oleh Tanaman Padi
Percobaan III : Peningkatan Produktivitas Tanaman Padi di Lahan Sawah melalui Pemberian Nano Silika
6
2 TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Padi
Padi merupakan tanaman budidaya terpenting dalam peradaban manusia. Padi adalah tanaman unik karena dapat tumbuh dalam keadaan tergenang maupun dalam keadaan kering. Keseluruhan organ tanaman padi terdiri dari dua kelompok, yaitu organ vegetatif dan organ generatif (reproduktif). Bagian-bagian vegetatif meliputi akar, batang, dan daun, sedangkan bagian generatif terdiri dari malai, bunga, dan gabah. Dari sejak berkecambah sampai panen, tanaman padi memerlukan waktu 3-6 bulan (Manurung dan Ismunadji 1988). Di Indonesia berbagai budidaya padi telah dikembangkan misalnya padi gogo, padi sawah irigasi, padi sawah tadah hujan, dan padi pasang surut. Dari semua budidaya tersebut semuanya mengalami penggenangan pada saat pertumbuhan kecuali pada budidaya padi gogo. Genangan air pada tiap budidaya memiliki tinggi yang berbeda-beda berkisar antara 5-25 cm (Anonim 2010b).
Produktivitas yang dihasilkan pada berbagai budidaya padi yang dilakukanpun berbeda-beda jumlahnya. Budidaya padi gogo berpotensi untuk menghasilkan produktivitas sebesar 1-3 ton ha-1, budidaya padi beririgasi dapat menghasilkan produktivitas 4-8 ton ha-1, budidaya padi sawah tadah hujan dapat
menghasilkan produktivitas 3-6 ton ha-1, dan budidaya padi sawah pasang surut dapat menghasilkan produktivitas 1-4 ton ha-1 (Taslim dan Fagi 1988).
Padi termasuk dalam suku padi-padian atau Poaceae (sinonim Graminae
atau Glumiflorae). Tersebar luas di seluruh dunia dan tumbuh di semua bagian dunia yang memiliki cukup air dan suhu udara cukup hangat. Padi menyukai tanah yang lembab dan becek karena kebutuhan padi yang tinggi akan air pada sebagian tahap kehidupannya dan adanya pembuluh khusus di bagian akar padi yang berfungsi mengalirkan oksigen ke bagian akar (Anonim 2010a).
Terdapat dua spesies padi yang dibudidayakan manusia: Oryza sativa yang berasal dari daerah hulu sungai di kaki Pegunungan Himalaya (India dan Tibet/Tiongkok) dan O. glaberrima yang berasal dari Afrika Barat (hulu Sungai Niger). O. sativa terdiri dari dua varietas, indica dan japonica (sinonim sinica). Varietas japonica umumnya berumur panjang, postur tinggi namun mudah rebah, paleanya memiliki “bulu” (Ing. Awn), bijinya cenderung panjang. Varietas indica, sebaliknya, berumur lebih pendek, postur lebih kecil, paleanya tidak ber-“bulu” atau hanya pendek saja, dan biji cenderung oval. Selain kedua varietas ini, dikenal pula sekelompok padi yang tergolong varietas minor javanica yang memiliki sifat antara dari kedua varietas utama di atas. Varietas javanica hanya ditemukan di Pulau Jawa. Budidaya padi yang telah berlangsung lama telah menghasilkan berbagai macam jenis padi hasil seleksi dan pemuliaan yang dilakukan orang (Anonim 2010b)
7 adalah upaya penyesuaian tanaman padi dengan lingkungan tumbuhnya (Ismunadji dan Roechan 1988).
Sekam Padi
Secara garis besar, bulir padi atau gabah dibagi menjadi dua bagian dasar, yaitu beras (bagian yang dapat dimakan) dan struktur kulit yang disebut sekam. Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Selama proses penggilingan beras, sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan (Somaatmadja1990).
Saat proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8-12% dan beras giling antara 50-63.5% dari bobot awal gabah (Itung et al. 1994). Sementara Upe (1989) menyatakan bahwa dari 55 varietas padi dari berbagai negara yang diuji menunjukkan kadar sekam dari 10.3% sampai 20.6%. Sedangkan menurut Simanjuntak et al. (1993), terdiri atas 20% sekam, 8% bekatul dan 72% beras.
Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak, media tanam dan energi atau bahan bakar. Saat ini sekam padi belum dimanfaatkan secara efisien bahkan masih merupakan limbah pertanian yang menjadi beban. Masalah yang biasa dihadapi dalam penggunaan sekam untuk tujuan komersial antara lain biaya penyimpanan dan transportasi yang tinggi serta tidak dapat digunakan untuk makanan ternak karena sangat kasar dan keras (Somaatmadja 1993).
Akibat permasalahan tersebut, selama ini pemanfaatan sekam padi masih sangat terbatas. Biasanya di beberapa daerah, sekam hanya ditumpuk lalu di bakar di dekat penggilingan padi. Abunya dapat digunakan sebagai abu gosok untuk membersihkan alat-alat rumah tangga. Ditempat pembuatan batu bata dan genteng, sekam biasanya digunakan sebagai bahan bakar. Padahal sekam tersebut dapat digunakan untuk berbagai keperluan lain seperti sebagai sumber karbon, bahan pupuk, bahan pulp, media penyaring, media penyerap dan media tanaman hidroponik (Simanjuntak et al. 1993)
Ditinjau data komposisi kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur kimia penting. Menurut Upe (1989), komposisi kimia sekam padi terdiri atas : kadar air 9.02%, protein kasar 3.03%, lemak 1.18%, serat kasar 35.68%, abu 17.17% dan karbohidrat dasar 33.71%. Sementara itu menurut Saeni (1992), komposisi kimia sekam padi terdiri atas : karbon (zat arang) 1.33%, hidrogen 1.54%, oksigen 33.64% dan silika 16.98%. Sekam memiliki kerapatan jenis (bulk
density) 125 kg m-3, dengan nilai kalori 1 kg sekam sebesar 3.300 kkal. Sementara
menurut Somaatmadja (1990), sekam memiliki bulk density 0.100 g ml-1, nilai kalori antara 3.300-3.600 kkal kg-1 sekam dengan konduktivitas panas 0.271 BTU.
Menurut Itung et al. (1986), berdasarkan hasil analisa kimia, sekam padi terdiri atas 46.06% C-organik, 0.32% N total, 0.07% P total, 0.28% K total, 0.16% Mg total dan 33.01% SiO2 total. Sementara itu analisa kimia sekam dari
8
kering adalah SiO2 (91.15%), Na2O (1.96%), CaO (1.48%), MgO (0.15%), Al2O3
(0.03%) dan Fe2O3 (0.01%). Hasil analisa sekam oleh Kasdiman (1988)
memperlihatkan komposisi unsur hara yang terdiri dari : C-organik (75%), N-total (0.08%), P (0.11%), K (0.97%) dan SiO2 (21.57%).
Sekam padi yang biasa digunakan atau dimanfaatkan sebagai media tanam secara luas adalah sekam bakar dan sekam mentah (tidak dibakar). Sebagai media tanam, keduanya berperan penting dalam perbaikan struktur media tanaman. Sekam bakar atau arang sekam adalah sekam atau kulit padi yang dibakar dengan teknik sedemikian rupa, sehingga menghasilkan sekam yang menjadi arang (berwarna hitam). Sekam bakar yang baik adalah sekam yang sudah terbakar, tetapi tidak terlalu hancur. Sekam bakar juga mampu memegang tanaman dengan baik, mudah didapat dan lebih murah. Kelemahan sekam bakar adalah lebih mudah lapuk. Sementara itu sekam mentah juga dapat digunakan sebagai komponen media tanam. Kelebihan sekam mentah sebagai media tanam adalah kaya dengan vitamin B, merupakan sumber kalium (K) yang diperlukan oleh tanaman, dan meningkatkan perakaran tanaman (Somaatmadja 1993).
Penambahan sekam padi ke dalam tanah memang tidak begitu besar sumbangannya terhadap penambahan unsur hara. Ini disebabkan karena kandungan unsur hara yang terdapat dalam sekam itu sendiri memang rendah, kecuali Si. Walaupun unsur hara yang terkandung dalam sekam padi rendah, hasil percobaan yang dilakukan oleh Kasdiman (1988) memperlihatkan adanya peningkatan kandungan P-tersedia dengan penambahan sekam ke dalam tanah. Bertambahnya P ini disebabkan oleh pelepasan P pada proses dekomposisi sekam dan juga sebagai akibat adanya penambahan SiO2. Menurut Tisdale et al. (1985),
SiO2 dalam tanah disamping sebagai hara tanaman juga berperan dalam
menurunkan serapan Fe dan Mn yang berada dalam kondisi toksik. Si juga mempengaruhi fiksasi P sehingga ketersediaanya dalam tanah meningkat.
Hasil penelitian Sudiyo dan Sumardi (2010) menunjukkan bahwa sekam padi dan abu terbang bisa diolah menjadi silika. Kandungan silika dari kedua bahan ini sangat tinggi. Sekam padi setelah dipurifikasi memiliki kandungan Si hingga 95%, sedangkan abu terbang memiliki kandungan Si sebesar 90%. Setelah dimurnikan, limbah sekam padi dan abu terbang yang awalnya hitam legam dan kotor itu berubah putih bersih dan siap dipasarkan. Penggunaan silika di bidang industri sangat umum dimanfaatkan sebagai filler (pengisi) dalam industri makanan, kertas, cat, kosmetik, pasta gigi, karet. Selama ini industri dalam negeri masih mengimpor bahan silika dari Eropa, Jepang, Amerika Serikat (AS), dan negara lain dengan nilai investasi cukup tinggi.
Sintesis Si telah banyak dilakukan di luar negeri tapi di Indonesia masih kurang. Hal ini disebabkan sintesis Si dilakukan pada suhu tinggi ( ≥ 1000°C) sehingga membutuhkan biaya yang besar. Selain itu untuk mendapatkan bahan baku silikon (Si) murni relatif sulit, silika (SiO2) diperoleh setelah melalui proses
9 satu cara mendapatkannya adalah dengan mengisolasinya dari sekam padi (Harsono 2002).
Faktor ramah lingkungan dan terbarukan membuat limbah sekam padi dan abu terbang sangat memenuhi syarat untuk pembuatan silika ketimbang bahan baku yang ada di tanah yang harus digali berton-ton setiap produksi. Bahan baku pembuat silika sebenarnya cukup banyak di Indonesia, namun itu belum terolah dan dimanfaatkan (Sudiyo dan Sumardi 2010).
Berdasarkan data, pada tahun 2004, sebanyak 36% produksi komersial silika dunia dihasilkan negara-negara Eropa, diikuti Amerika Utara (26%), China (25%), dan Jepang (13%). Melihat bisnis dan pasar silika yang demikian besar, sekam padi dan abu terbang yang selama ini belum terolah baik akan memiliki nilai jual yang sangat tinggi. Artinya, Indonesia potensial menjadi salah satu negara produsen silika. Paling tidak, hal tersebut untuk memenuhi kebutuhan industri dalam negeri. Negara-negara Eropa dan subtropis lainnya tidak memproduksi silika dari limbah sekam padi dan abu terbang karena mereka memang tidak memiliki materialnya.
Sekam padi dan abu terbang untuk menghasilkan silika diolah dengan cara direaksikan dengan bahan kimia, seperti larutan sodium silikat dan bahan-bahan lain. Setelah itu, bahan-bahan tersebut direaksikan dengan asam yang akhirnya akan menghasilkan silika gel. Begitu menjadi silika gel,bahan ini dikeringkan dengan cara disentrifugal (pemutaran) agar airnya keluar dan silika siap digunakan (Harsono 2002).
Menurut Sudiyo dan Sumardi (2010), rute proses produksi ini akan menjanjikan apabila komposisi material, kecepatan, dan suhunya tepat. Sama seperti abu terbang yang telah terbakar, sebelum melalui proses kimiawi, sekam padi juga harus dibakar terlebih dahulu hingga berbentuk abu. Prosesnya lebih ekonomis karena memanfaatkan limbah, suhu pembakarannya juga tidak setinggi seperti cara komersial yang sudah biasa digunakan dalam memproduksi silika selama ini, yaitu 2.000 derajat atau menggunakan rute kimia yang mahal. Namun, dengan limbah ini, prosesnya sangat hemat. Perbandingannya sekitar 500% lebih hemat. Dari sisi bahan pokok lebih murah, pemanasan suhunya tidak tinggi, teknisi yang dibutuhkan juga tidak banyak. Jika melihat harga jual silika yang bisa mencapai USD10 per kg, sekam padi dan abu terbang memiliki nilai tambah yang sangat tinggi.
Pembakaran sekam biasanya menghasilkan 20% abu dengan Si sebagai komponen utamanya, yaitu sekitar 86-97%. Si dalam abu sekam padi terdapat dalam bentuk amorf kalau sekam dibakar pada suhu antara 500-600oC.
Pembakaran sekam di antara suhu 600-700oC menghasilkan Si dalam bentuk kristal dan pembakaran pada suhu antara 800-900oC menghasilkan Si dalam bentuk kuarsa (Somaatmadja 1993).
Menurut Upe (1989), dari ketiga bentuk silika tersebut, bentuk amorflah yang paling reaktif dan berfungsi sebagai penukar kation yang cukup aktif. Silika dalam bentuk amorf terdapat sebagai (Na2O)m(SiO2)n dengan m dan n adalah
bilangan kompleks, sedangkan silika bentuk kristal terdapat sebagai Na2SiO3 atau
Na2O.SiO2. Abu bentuk amorf ini dapat menukarkan kation Na yang terdapat
pada abu dengan kation lain dari larutan (Inung et al. 1986).
10
ini dapat digunakan sebagai bahan penukar kation pada limbah industri logam sehingga kadar logam didalamnnya akan berkurang. Selain itu, Si bentuk ini juga dapat berfungsi sebagai koagulan (Itung et al. 1994).
Silika dalam Tanah
Si merupakan unsur ke dua terbanyak setelah oksigen (O2) di kerak bumi
dan Si juga berada dalam jumlah yang banyak pada setiap tanah. Porsi terbesar Si tanah dijumpai dalam bentuk kuarsa atau kristal silikon (Tisdale et al. 1985; Drees
et al. 1989; Sommer et al. 2006). Sementara menurut Takahashi dan Miyake
(1987), Si merupakan komponen utama tanah mineral. Si terdapat pada lebih dari 370 mineral pembentuk batuan. Si menjadi penyusun semua bahan induk dan merupakan satu komponen dasar pada kebanyakan tanah (Sommer et al. 2006). Si mempunyai peranan sentral pada pelapukan batuan dan perkembangan tanah. Si merupakan komponen utama yang keluar dari tanah selama pelapukan dan perubahan Si menjadi mineral sekunder (Tisdale et al. 1985).
Namun demikian meskipun kerak bumi umumnya terdiri dari Si dimana 95% dari total mineral yang ada terdiri dari Si, namun ketersediaan Si yang dapat diambil oleh tanaman relatif sangat rendah. Krauskopf (1987) mengemukakan bahwa kelarutan Si dalam tanah umumnya hanya berkisar antara 10-40 ppm. Jumlah ini relatif sangat kecil apabila dibandingkan dengan jumlah Si yang dibutuhkan atau diserap oleh tanaman. Roos dan Wong Yu (1984) mengemukakan bahwa tanaman padi pada kondisi pertumbuhan yang baik menyerap Si sebesar 114 ppm.
Umumnya tanah mengandung 5-40 % Si. Setiap kilogram tanah liat merngandung Si sekitar 200-320 g, sementara dalam tanah berpasir terdapat Si antara 450-480 g. Si merupakan unsur yang inert (sangat tidak larut) sehingga selama ini Si dianggap tidak memiliki arti penting bagi proses-proses biokimia dan kimia. Juga karena jumlahnya yang melimpah dalam tanah peran Si seringkali tidak terlalu diperhatikan atau bahkan tidak teramati (Nizuma et al. 2002).
Beberapa senyawa Si sebenarnya bisa larut dalam air. Si dapat membentuk senyawa-senyawa baru dengan aktivitas kimia dan biokimia relatif tinggi. Dalam Tabel Susunan Berkala Unsur (biasanya dijumpai dalam buku-buku Kimia Dasar), lokasi Si diapit oleh empat unsur lain. Disebelah atas dan bawah masing-masing diapit unsur Karbon (C) dan Germanium (Ge), sedangkan di sebelah kiri dan kanannya masing-masing diapit Alumunium (Al) dan Phosor (P). Karakteristik Si agak mirip dengan keempat unsur yang mengapitnya. Si merupakan satu-satunya unsur yang bisa membentuk polimer stabil seperti C. Si berperilaku seperti Al dalam membentuk mineral (Sokolova 1985). Si dapat menggantikan posisi P dalam DNA (Voronkov et al. 1978) dan Si memiliki sifat-sifat metalik serupa Germanium (Ge) (Iller 1979).
11 efek nyata terhadap tekstur tanah, kapasitas menahan air, dan erosi (Matichenkov
et al. 1995). Asam polisilikat merupakan mineral yang dapat menstabilkan agregat
tanah dan memperbaiki porositas tanah bila berada dalam jumlah yang tinggi sehingga dapat memperbaiki sifat fisik tanah (Matichenkov dan Bocharnikova 2000).
Sumber Si adalah mineral dalam tanah yang terdiri dari: (1) mineral primer dalam bahan induk; (2) mineral sekunder kristalin yang terbetuk pada pembentukan tanah; (3) mikrokristal sekunder (kuarsa, opal, kalsedon) dan fase non kristalin (opal, imogolit, alofan) sebagai hasil pembentukan tanah (Drees et al. 1989, Sommer et al. 2006). Konsentrasi Si dalam larutan tanah berkisar dari 0.4 sampai 2000 μmol l-1, umumnya bernilai 100–500 μmol l-1, sedikit lebih besar
dibandingkan air tanah atau air permukaan (150-180 μmol l-1) dan air laut (70 μmol l-1). Faktor penentu konsentrasi Si dalam larutan tanah adalah bahan induk (kandungan mineral mudah lapuk), tingkat perkembangan tanah, suhu, dan lama keberadaan air dalam pori (Sommer et al, 2006). Kelarutan mineral silika menurun dengan meningkatnya kepadatan strukturnya. Bentuk amorf lebih larut dibandingkan bentuk kristalin. Kelarutan silika amorf dalam tanah pada pH netral sekitar 50–60 mg Si l-1. Kelarutan mineral-mineral Si tersebut dipengaruhi oleh
pH, ukuran partikel, komposisi kimia dan adanya permukaan liat yang patah (Drees et al. 1989).
Jumlah dan distribusi Si di dalam tanah dipengaruhi oleh bahan induk tanah, iklim, vegetasi, tekstur dan intensitas pelapukan. Pada tanah-tanah di daerah beriklim sedang dan dingin, Si terakumulasi pada lapisan atas tanah dalam bentuk Si yang stabil. Sedangkan pada tanah-tanah di daerah tropika basah dengan curah hujan dan suhu yang tinggi, proses pelapukan dan pencucian berjalan secara intensif. Proses pencucian dan intensitas pelapukan yang tinggi menyebabkan proses desilikasi berlangsung intensif dalam tanah. Akibat desilikasi tersebut Si yang terdapat pada lapisan atas tanah tercuci ke lapisan bawah, sehingga kadang jumlah Si pada lapisan atas tanah menurun, sedangkan oksida-oksida besi (Fe) dan aluminium (Al) terakumulasi pada permukaan tanah. Semakin tinggi kandungan Al dan Fe oksida di dalam tanah mengakibatkan Si yang terlarut atau tersedia menjadi rendah (Hallmark dan Smeck 1989).
Beckwith dan Reeve (1983) mengemukakan bahwa kadar Si dalam larutan tanah dikendalikan oleh reaksi jerapan yang tergantung pH. Pada umumnya Si diikat pada berbagai permukaan partikel tanah, akan tetapi pengaruh seskuioksida dalam menjerap Si sangat besar. Lebih lanjut dikemukakan bahwa apabila kelarutan Al dan Fe tinggi di dalam larutan tanah, maka Si yang terlarut atau Si yang tersedia akan diikat kembali menjadi Si yang tidak larut. Berarti tanah-tanah yang kaya akan seskuioksida seperti Al dan Fe, serta didominasi oleh mineral liat illit dan kaolinit akan dapat diperkirakan sebagai tanah-tanah yang kekurangan Si.
12
setelah Si terlarut dan tercuci habis sewaktu proses pelapukan yang intensif, dimana tanah ini hanya mengandung 9% Si.
Gambar 2 Faktor-faktor yang mengontrol ketersediaan Si di tanah (Modifikasi Sumida 2002)
Beckwith dan Reeve (1983) mengemukakan bahwa Si yang telah dibebaskan dari kuarsa halus ataupun dari Si amorf lainnya akan berubah menjadi Si yang tersorpsi. Bentuk senyawa ini tidak tersedia bagi tanaman terutama apabila Al dan Fe oksida berada dalam jumlah berlebihan dalam tanah. Semakin lanjut proses pelapukan dan proses pencucian, maka proses desilikasi akan berjalan terus, akibatnya terjadi defisiensi Si bagi tanaman-tanaman tertentu terutama padi-padian yang merupakan tanaman yang sangat tanggap terhadap unsur Si.
Disamping dapat memperbaiki sifat-sifat kimia tanah, Si mampu memperbaiki sifat fisik tanah. Dut (1984) melaporkan bahwa Si dapat membentuk struktur tanah yang gembur dan mantap, selain itu dapat menciptakan aerasi dan drainase yang baik. Pemberian pupuk Si pada pertanaman padi juga dapat menurunkan emisi gas metan yang terjadi selama pertanaman padi. Hal ini telah ditunjukkan oleh hasil penelitian Ali et al. (2007) yang melakukan penelitian mengenai efek pemberian pupuk Si terhadap reduksi emisi gas metan selama pelaksanaan budidaya tanaman padi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa emisi gas metan selama pertanaman padi mengalami penurunan yang cukup signifikan.
13 Silika dalam Tumbuhan
Selain hara esensial, terdapat juga hara non-esensial yang dalam kondisi agroklimat tertentu bisa memperkaya pertumbuhan tanaman dengan mendorong proses fisiologi. Hara tersebut disebut dengan hara fungsional atau hara bermanfaat atau hara pembangun. Unsur bermanfaat merupakan unsur yang berguna bagi pertumbuhan tanaman tetapi tidak memenuhi kaidah unsur hara esensial karena jika unsur ini tidak ada, pertumbuhan tanaman tidak akan terganggu. Unsur hara pembangun (fakultatif) dianggap unsur yang tidak penting, tetapi merangsang pertumbuhan tanaman dan juga dapat menjadi unsur penting untuk beberapa spesies tanaman tertentu karena dapat menyebabkan kenaikan produksi. Unsur-unsur yang termasuk menguntungkan bagi tanaman adalah Natrium (Na), Cobalt (Co), Chlor (Cl), dan Silika (SiO2) (Savant et al. 1999).
Atas dasar keperluan Si tumbuhan dikelompokkan menjadi dua yaitu akumulator dan non akumulator. Tumbuhan akumulator adalah tumbuhan yang kandungan Si-nya melebihi besar Si yang diserap, keadaan sebaliknya untuk tumbuhan non akumulator. Tanaman akumulator menyerap Si secara aktif. (Ma dan Takahashi 2002).
Tanaman monokotil seperti famili rerumputan (graminae) menyerap Si lebih banyak dibanding tanaman kacang-kacangan dan dikotil. Berdasarkan
kemampuan menyerap Si, tanaman dibagi menjadi tiga golongan yaitu : (a) Gramineae basah seperti padi sawah, menyerap SiO2 sekitar 10%-15%, (b) Gramineae kering seperti tebu dan rumput-rumputan sekitar 1-3%, dan (c) Tanaman dikotil dan leguminose sekitar hanya 0,5% (Roesmarkam dan Yuwono 2002).
Ada tiga model berbeda dalam penyerapan Si oleh tanaman yang menyebabkan perbedaan dalam akumulasi Si yaitu (Mitani dan Ma 2005) :
a. Penyerapan aktif
Tanaman dengan model penyerapan aktif menyerap Si lebih cepat dari pada menyerap air, sehingga menghasilkan penurunan kandungan Si pada larutan. b. Penyerapan pasif
Tanaman dengan model penyerapan pasif menyerap Si dengan tingkatan yang sama dengan menyerap air, tetapi tidak ada perubahan konsentrasi yang signifikan dalam larutan yang berhasil diamati.
c. Rejective uptake
Model rejective uptake cenderung untuk mengeluarkan Si yang dibuktikan dengan terjadinya peningkatan konsentrasi Si dalam larutan.
Semua fungsi Si mempuyai andil dalam meningkatkan bobot batang dan ketahanan terhadap cekaman fisik, kimia maupun biologi (Ma dan Takahashi 2002). Hasil penelitan Suehiza et al. (1983) menyimpulkan bahwa pemberian Si 1 ton ha-1 pada rumput Sudan yang ditanam pada tanah ultisol tanpa dibarengi dengan pemberian pupuk P dapat meningkatkan produksinya dari 5 ton menjadi 7.5 ton ha-1.
14
tanaman yang kandungan Si tinggi misalnya padi maka sebagian besar Si terdapat pada tanaman bagian atas (Sumida 2002).
Kondisi kekeringan menyebabkan padi yang dipupuk Si mempunyai laju fotosintesis lebih tinggi dibandingkan yang tidak dipupuk, akibat penurunan laju transpirasi. Padi yang berkadar Si > 10% SiO2 transpirasinya menurun 20%
sampai 30%. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa 5.3% dan 29.2% berbanding 4.7% dan 24.6% asimilat tanaman padi sebelum dan sesudah keluarnya malai ditranslokasikan ke malai antara tanaman dipupuk dan tidak dipupuk Si. Padi yang cukup Si, lebih tahan radiasi dibandingkan yang kekurangan (Ma dan Takahashi 2002).
Peran unsur hara Si pada pertumbuhan dan produktivitas tanaman padi sangatlah penting. Menurut Go (1984), Si merupakan unsur yang terbanyak diserap oleh tanaman padi. Serapan Si oleh padi sekitar 10 kali N, 20 kali P, 6 kali K dan 30 kali Ca. Namun penelitian dan pemakaian Si sebagai hara tanaman relatif masih sangat sedikit dibandingkan dengan hara makro dan mikro lainnya. Hal ini terutama disebabkan karena kebanyakan para ahli fisiologi tumbuhan menganggap Si bukan sebagai hara esensial.
Namun Sommer (1986) yang didukung oleh Lipman (1988) menyatakan bahwa Si merupakan hara esensial bagi tanaman padi, tanaman monokotil dan dikotil lainnya. Yoshida (1975) mengamati beberapa gejala pada tanaman padi yang kekurangan Si, antara lain : daun lemas dan merunduk, daun bagian bawah cepat layu dan mengering terutama pada saat pembentukan malai, ada kecenderungan daun-daun diserang tungau yang sulit dikendalikan dengan penyemprotan insektisida dan setelah malai terbentuk tampak bercak-bercak coklat pada bulir padi.
Akhir-akhir ini peran Si bagi tumbuhan makin disadari (Chen et al. 2000; Epstein 2002). Pada sepuluh tahun terakhir penelitian tentang Si dalam bidang pertanian banyak dilakukan. Penelitian pemupukan Si di Jepang terutama dilakukan pada padi sawah. Sementara penelitian untuk pengaruh Si terhadap padi gogo banyak dilakukan di Brazil, yaitu pada tanah Oxsisol yang mempunyai kadar Si rendah (Ma dan Takahashi 2002).
15
Gambar 3 Lapisan silika gel pada dinding sel epidermis (Davidson 2005) Disamping itu pemberian Si menurut Islam dan Saha (1979), dapat meningkatkan ketersediaan hara yang lain seperti fosfor, berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman dan sifat-sifat morfologi tanaman yang menguntungkan. Hal ini sejalan dengan pendapat Tisdale et al. (1985) yang menyatakan bahwa Si dalam tanah di samping sebagai hara tanaman, juga berperan dalam menurunkan serapan Fe dan Mn yang berada dalam kondisi toksik. Silikat juga mempengaruhi fiksasi fosfor sehingga ketersediaannya meningkat.
Nano Silika
Nano teknologi adalah teknologi rekayasa material dalam skala nano meter atau satu per satu milyar meter dari molekul-molekul untuk mendapatkan sifat-sifat yang dapat dikontrol sesuai keinginan. Teknologi ini menggabungkan beberapa disiplin ilmu yaitu ilmu kimia, fisika, biologi, elektro, mesin dan ilmu material. Nano partikel adalah bagian dari nano teknologi yang mempelajari partikel dengan ukuran 0.1 sampai 100 nanometer, biasanya disebut juga sebagai
ultrafine particles. Dalam SI unit, nano meter didefinisikan sebagai 1×10–9 meter
(1/1.000.000.000 meter). Satu nano meter sama dengan ikatan 6 atom karbon dan akan sama dengan kira-kira 1/40000 dari diameter rambut manusia. Gliter et al. (1989) telah lama bekerja dengan materi ini dan telah menyusun prinsip-prinsip dari ilmu nano.
16
Sifat material nano yang khusus disebabkan oleh besarnya perbandingan luas permukaan terhadap volume material nano dibandingkan dengan material biasa sehingga semakin banyak atom yang berada di permukaan pada butiran material nano. Karakteristik ini mempengaruhi sifat fisik dan kimia material tersebut. Dengan mengubah ukuran suatu material menjadi berskala nano, akan didapatkan sifat fisik atau kimia yang berbeda dengan sifat material sebelumnya. Contoh sifat-sifat khusus dari material nano dapat ditemukan pada zirkonia skala nano yang bersifat superplastis (mampu mengalami deformasi sampai 300%) dan material komposit skala nano yang memiliki kekerasan hampir sama dengan intan. Material nano diyakini akan membawa dampak yang sangat besar bagi kehidupan (Wilson et al. 2002)
Silika biasa diperoleh melalui proses penambangan yang dimulai dari menambang pasir kuarsa sebagai bahan baku. Pasir kuarsa tersebut kemudian dilakukan proses pencucian untuk membuang pengotor yang kemudian dipisahkan dan dikeringkan kembali sehingga diperoleh pasir dengan kadar silika yang lebih besar bergantung dengan keadaan kuarsa dari tempat penambangan. Pasir inilah yang kemudian dikenal dengan pasir silika atau silika dengan kadar tertentu. Sumber bahan baku silika lainnya adalah sekam padi, ampas tebu, batuan mineral dan tumbuhan mikro. Silika biasanya dimanfaatkan untuk berbagai keperluan dengan berbagai ukuran tergantung aplikasi yang dibutuhkan seperti dalam ban, karet, gelas, semen, beton, keramik, tekstil, kertas, kosmetik, elektronik, cat, film, pasta gigi, dan lain-lain (Niyomwas 2008).
Menurut Singh et al. (2005), nano silika merupakan salah satu bagian dari nano partikel (nano material). Nano silika mempunyai ukuran di bawah 100 nm, sehingga sangat menarik minat pihak peneliti untuk mengembangkan proses sintesis dan aplikasinya di masa depan. Saat ini dengan perkembangan teknologi, aplikasi penggunaan silika pada industri semakin meningkat terutama dalam penggunaan silika pada ukuran partikel yang kecil sampai skala mikro silika atau bahkan nano silika. Kondisi ukuran partikel bahan baku yang diperkecil membuat produk silika memiliki sifat yang berbeda yang dapat meningkatkan kualitasnya. Sebagai salah satu contoh silika dengan ukuran mikro banyak diaplikasikan dalam material building, yaitu sebagai bahan campuran pada beton. Rongga yang kosong di antara partikel semen akan diisi oleh mikrosilika sehingga berfungsi sebagai bahan penguat beton (mechanical property) dan meningkatkan daya tahan
(durability).
Selama ini kebutuhan mikro silika dalam negeri dipenuhi oleh produk impor. Ukuran lainnya yang lebih kecil adalah nano silika yang banyak digunakan pada aplikasi di industri ban, karet, katalis, cat, kosmetik, elektronik, dan keramik. Sebagai salah satu contoh adalah pada produk ban dan karet secara umum. Manfaat dari penambahan nanosilika pada ban akan membuat ban memiiki daya lekat yang lebih baik terlebih pada jalan salju, mereduksi kebisingan yang ditimbulkan dan usia ban lebih pajang daripada produk ban tanpa penambahan nano silika.
17
PVD), chemical precipitation, emulsion technique, plasma spraying , ball milling,
biological method dan lain-lain.
Singh et al. (2005), telah membuat nano kristalin partikel-partikel silikon karbida dari sekam padi dengan cara thermal melalui proses ‘plasma thermal’. Chen membuat nano kristalin silikon karbida dengan cara ‘chemical vapour deposition’ (CVD). Martin sukses membuat nano kristalin silikon karbida melalui ‘carbo-thermal reduction’ dari silica sol dan gula. Pembuatan partikel-partikel silikon karbida dengan butiran berukuran nanometer dibuat dari chlorine berisi
polysilane/polycarbosilanes (PS/PCS) juga telah dilaporkan Bandyopadhyay
(2008). Metode lain yang telah digunakan adalah metode “sol-gel”, “microwave”, dan “self-propagating high temperature synthesis (SHS)” pada temperatur 1800ºC hingga 4000ºC (Niyomwas 2008).
Proses sintesis nano partikel seperti nano silika pada umumnya masih menggunakan alat dan bahan baku yang cukup mahal. Penggunaan metode sintesis nano silika seperti gas phase process, plasma spraying dan ball milling
mempunyai beberapa kelemahan antara lain harga alat yang sangat mahal, konsumsi listrik yang sangat besar, hasilnya sedikit, perawatan alat cukup susah dan mahal, serta bahan baku (precursor) yang digunakan cukup mahal. Sedangkan penggunaan metode chemical seperti chemical precipitation, dan
emultion technique saat ini lebih cenderung menggunakan berbagai bahan baku
(precursor) silika dan bahan pendukung lainnya yang cukup mahal dan beracun.
18
3 PENETAPAN DOSIS NANO SILIKA UNTUK PERTUMBUHAN TANAMAN PADI (Oryza sativa L.)
The Optimum Rate of Nano Silica for Growth of Rice Plant (Oryza sativa L.)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh pemberian nano silika terhadap pertumbuhan tanaman padi dan menetapkan dosis silika dan nano silika powder yang memberikan pengaruh terbaik terhadap pertumbuhan tanaman padi. Penelitian dilaksanakan pada bulan September 2012 sampai dengan Januari 2013 pada pot plastik dalam rumah kaca Balai Litbang Perum BULOG di Tambun, Bekasi. Penelitian ini terdiri atas dua percobaan. Percobaan 1 disusun secara faktorial dengan 2 faktor perlakuan dan 3 ulangan dengan rancangan petak terbagi dalam rancangan acak kelompok. Petak utama adalah jenis dan dosis pupuk silika yaitu silika biasa sebesar 41, 81, 122, 162 dan 203 ppm dan nano silika powder sebesar 5, 13, 26, 39 dan 52 ppm yang dicampurkan pada larutan hara Yoshida (1976) serta perlakuan kontrol (tanpa silika). Sebagai anak petak adalah varietas padi IR 64, Ciherang, Situ Bagendit dan Situ Patenggang. Percobaan 2 disusun secara faktorial dengan 2 faktor perlakuan dan 3 ulangan menggunakan rancangan acak kelompok dengan rancangan lingkungan petak terbagi. Petak utama adalah varietas padi IR 64, Ciherang, Situ Bagendit dan Situ Patenggang. Sebagai anak petak adalah pemberian silika, meliputi pupuk silika biasa dengan dosis 0.41, 0.81, 1.22, 1.62 dan 2.03 g per pot dan pemberian nano silika dengan dosis 0.05, 0.13, 0.26, 0.39 dan 0.52 g per pot serta perlakuan kontrol (tanpa silika). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada percobaan 1 pemberian silika, baik dalam bentuk silika biasa maupun bentuk nano silika memberikan pengaruh yang lebih baik pada pertumbuhan tanaman padi dibanding kontrol atau tidak diberi silika. Sementara perlakuan nano silika memberikan pengaruh yang lebih baik dibanding perlakuan silika biasa pada peubah tinggi tanaman, panjang akar, panjang daun, bobot basah tajuk dan akar serta bobot kering tajuk dan akar. Untuk perlakuan varietas, antara varietas padi sawah dengan padi gogo menunjukkan perbedaan pada peubah tinggi tanaman, panjang akar dan panjang daun. Sementara untuk interaksi antara pemberian silika dan varietas tanaman tidak ada. Percobaan 2 menunjukkan bahwa pemberian silika, baik dalam bentuk silika biasa maupun bentuk nano silika memberikan pengaruh yang lebihh baik pada semua peubah yang diamati dibanding kontrol (tanpa silika). Sementara perlakuan nano silika memberikan pengaruh yang lebih baik dibanding perlakuan silika biasa pada peubah tinggi tanaman, panjang akar, jumlah anakan, jumlah malai, bobot basah tajuk dan akar serta bobot kering tajuk dan akar, jumlah gabah isi, persentase gabah hampa, total gabah dan bobot 1000 butir. Untuk perlakuan varietas, antarvarietas padi sawah dengan padi gogo memberikan pengaruh yang nyata pada semua peubah yang diamati. Untuk perlakuan silika biasa konsetrasi atau dosis optimal yang memberikan pengaruh terbaik adalah 122 ppm atau 1.22 g ekuivaken 300 kg ha-1. Sedangkan untuk perlakuan nano silika konsentrasi atau dosis yang memberikan pengaruh terbaik pada pertumbuhan tanaman padi adalah 39 ppm atau 0.39 g ekuivalen 75 kg ha-1.
