SKRIPSI OLEH :
DANIEL FERNANDO SIRAIT 140301098
AGROTEKNOLOGI -ILMU TANAH
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
SKRIPSI OLEH :
DANIEL FERNANDO SIRAIT 140301098
AGROTEKNOLOGI -ILMU TANAH
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Dapat Memperoleh Gelar Sarjana di Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara, Medan
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
Ayahanda Sihol Sirait, A.Md dan Ibunda Henniwaty Tambunan. Penulis merupakan anak keempat dari empat bersaudara.
Pada tahun 2008 penulis lulus dari SDN 015923 Sei Dadap, tahun 2011 lulus dari SMP Negeri 3 Kisaran, tahun 2014 lulus dari SMA Negeri 2 Kisaran dan pada tahun 2014 diterima di Program Studi Agroteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan melalui jalur SNMPTN.
Selama mengikuti perkuliahan penulis tercatat sebagai anggota HIMAGROTEK (Himpunan Mahasiswa Agroteknologi) Fakultas Pertanian USU, anggota Ikatan Mahasiswa Ilmu Tanah (IMILTA), anggota di Paduan Suara Transeamus Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara serta sebagai koordinasi di Persekutuan Doa Maranatha Medan.
Pada tahun 2017, penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan di PT.
Perkebunan Nusantara (Persero) III Kebun Aek Torop, Labuhan Batu Selatan.
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Pemanfaatan Sisa Tanaman Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Biochar untuk Memperbaiki Sifat Kimia Tanah Ultisol” yang merupakan salah satu syarat mendapatkan gelar sarjana di Program Studi Agroteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada kedua orang tua yang selalu memberikan dukungan finansial dan spiritual. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada bapak Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP., selaku ketua komisi pembimbing dan ibu Ir.Alida Lubis, MS. selaku anggota komisi pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan arahan selama penulisan skripsi ini.
Penulisa juga mengucapkan terimakasih kepada seluruh staf pengajar dan teman-teman yang telah memberikan dukungan dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penelitian dan skripsi ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Oktober 2018 Penulis
biochar merupakan salah satu upaya untuk memperbaiki sifat kimia tanah Ultisol.
Penelitian rumah kaca untuk mengetahui perlakuan terbaik dari biochar yang berasal dari limbah kelapa sawit dalam memperbaiki sifat kimia tanah. Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap non faktorial dengan perlakuan kontrol dan 4 jenis biochar dari berbagai bahan baku yaitu batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit, tandan kosong kelapa sawit dan kombinasi ketiganya dengan 4 ulangan. Parameter yang diukur adalah pH H2O, pH KCl, N total, KTK, Ca tukar, K tukar, Na tukar, Mg tukar dan kejenuhan basa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian biochar limbah tanaman kelapa sawit mampu meningkatkan pH H2O, pH KCl, N total, KTK, Ca tukar, K tukar, Na tukar, Mg tukar dan kejenuhan basa. Biochar batang kelapa sawit lebih baik dibanding biochar lainnya dalam meningkatkan pH H2O, pH KCl dan Ca tukar. Biochar pelepah kelapa sawit lebih baik dibanding biochar lainnya dalam meningkatkan nitrogen total tanah dan KTK. Biochar tandan kosong kelapa sawit lebih baik dibandingkan biochar lainnya dalam meningkatkan Mg tukar dan kejenuhan basa. Biochar campuran lebih baik dibandingkan biochar lainnya dalam meningkatkan Na tukar dan K tukar.
Kata kunci : Biochar, Ultisol, Batang Kelapa Sawit, Pelepah Kelapa Sawit, Tandan Kosong Kelapa Sawit,Sifat Kimia Tanah.
an effort to improve the chemical properties of Ultisol. Greenhouse research was performed to determine the best type of biochar palm oil waste in improving soil chemical properties. This research used completely randomized non factorial design with treatments those are control and 4 different types of biochar included palm oil stem, palm oil midrib, empty palm oil bunch and a combination of all type, with 4 replications. The parameters measured were pH (H2O), pH (KCl), total nitrogen, CEC, Ca exchange, K exchange, Na exchange, Mg exchange and base saturation. The results showed that the four types of biochar were able to increase the pH (H2O), pH (KCl), total nitrogen, CEC, Ca exchange, K exchange, Na exchange, Mg exchange and base saturation. Biochar palm oil stem was better than other biochar in increasing soil pH and Ca exchange. Biochar palm oil midrib was better than other biochar in increasing total nitrogen and CEC.
Biochar empty palm oil bunch was better than other biochar in increasing Mg exchange and base saturation. Combination of four types biochar were better than other biochar in increasing Na exchange and K exchange.
Keywords: Biochar, Ultisols, palm oil stem, palm oil midrib, palm oil empty bunch soil chemist properties.
RIWAYAT HIDUP ... i
KATA PENGANTAR ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... .ix
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1
Tujuan Penelitian ... 3
Hipotesis ... 3
Kegunaan Penulisan ... 3
TINJAUAN PUSTAKA Tanah Ultisol ... 4
Biochar ... 5
Potensi Limbah Kelapa Sawit Sebagai Bahan Baku Biochar ... 6
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian ...10
Bahan dan Alat Penelitian ...10
Metode Penelitian ... 10
Parameter Pengamatan ... 11
Pelaksanaan Penelitian ... 12
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil ... 14
pH H2O ... 14
pH KCl ... 15
N-total tanah ... 17
Kapasitas Tukar Kation ... 18
Na-tukar ... 19
Ca-tukar ... 20
K-tukar ... 22
Mg-tukar ... 23
Kejenuhan Basa ... 24
Pembahasan ... 25
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
NO JUDUL HAL Tabel 1 Sifat Fisik dan Kimia Arang Batang Kelapa
Sawit ... 6 Tabel 2 Kandungan Nutrisi Pelepah Kelapa Sawit ... 7 Tabel 3 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 8 Tabel 4 Hasil analisis statitistik aplikasi biochar limbah tanaman
kelapa sawit terhadap sifat kimia tanah Ultisol ... 14 Tabel 5 Nilai pH H2O tanah Ultisol akibat pemberian biochar
dari beberapa jenis bahan baku ... 15 Tabel 6 Nilai pH KCl tanah Ultisol akibat pemberian biochar
dari beberapa jenis bahan baku ... 16 Tabel 7 Nilai N-total tanah Ultisol akibat pemberian biochar
dari beberapa jenis bahan baku ... 18 Tabel 8 Nilai KTK tanah Ultisol akibat pemberian biochar
dari beberapa jenis bahan baku ... 19 Tabel 9 Nilai Na-tukar tanah Ultisol akibat pemberian biochar
dari beberapa jenis bahan baku ... 20 Tabel 10 Nilai Ca-tukar tanah Ultisol akibat pemberian biochar
dari beberapa jenis bahan baku ... 21 Tabel 11 Nilai K-tukar tanah Ultisol akibat pemberian biochar
dari beberapa jenis bahan baku ... 22 Tabel 12 Nilai Mg-tukar tanah Ultisol akibat pemberian biochar
dari beberapa jenis bahan baku ... 23 Tabel 13 Nilai kejenuhan basa tanah Ultisol akibat pemberian
biochar dari beberapa jenis bahan baku ... 24
NO JUDUL HAL
Gambar 1 Kerangka Konsep Aplikasi 7
Gambar 2 Grafik pH H2O tanah pada berbagai waktu inkubasi 14 Gambar 3 Grafik N-total tanah pada berbagai waktu inkubasi 17
1 Bagan Penelitian... 34
2 Perhitungan Dosis Biochar... 34
3 Data Analisis Awal Tanah ... 35
4 Data Analisis Biochar ... 36
5 Data Hasil Pengukuran pH H2O Tanah Ultisol Minggu ke 2... 36
6 Daftar Sidik Ragam Pengukuran pH H2O Tanah Ultisol Minggu ke 2... 36 7 Data Hasil Pengukuran pH H2O Tanah Ultisol Minggu ke 4... 36
8 Daftar Sidik Ragam Pengukuran pH H2O Tanah Ultisol Minggu ke 4... 37 9 Data Hasil Pengukuran pH H2O Tanah Ultisol Minggu ke 6... 37
10 Daftar Sidik Ragam Pengukuran pH H2O Tanah Ultisol Minggu ke 6... 37 11 Data Hasil Pengukuran pH H2O Tanah Ultisol Minggu ke 8... 37
12 Daftar Sidik Ragam Pengukuran pH H2O Tanah Ultisol Minggu ke 8... 38 13 Data Hasil Pengukuran pH KCl Tanah Ultisol... 38
14 Daftar Sidik Ragam Pengukuran pH KCl Tanah Ultisol... 38
15 Data Hasil Pengukuran N Total Tanah Ultisol Minggu ke 2... 39
16 Daftar Sidik Ragam Pengukuran N Total Ultisol Minggu ke 2... 39 17 Data Hasil Pengukuran N Total Tanah Ultisol Minggu ke 4... 39
18 Daftar Sidik Ragam Pengukuran N Total Ultisol Minggu ke 4... 39 19 Data Hasil Pengukuran N Total Tanah Ultisol Minggu ke 6... 40
20 Daftar Sidik Ragam Pengukuran N Total Tanah Ultisol Minggu ke 6... 40 21 Data Hasil Pengukuran N Total Tanah Ultisol Minggu ke 8... 40
22 Daftar Sidik Ragam Pengukuran N Total Tanah Ultisol Minggu ke 8... 41 23 Data Hasil Pengukuran KTK Tanah Ultisol... 41
24 Daftar Sidik Ragam Pengukuran KTK Tanah Ultisol... 41
25 Data Hasil Pengukuran Na tukar Tanah Ultisol... 41
26 Daftar Sidik Ragam Pengukuran Na tukar Tanah Ultisol... 42
27 Data Hasil Pengukuran Ca tukar Tanah Ultisol... 41
28 Daftar Sidik Ragam Pengukuran Ca tukar Tanah Ultisol... 42
29 Data Hasil Pengukuran Mg tukar Tanah Ultisol... 43
30 Daftar Sidik Ragam Pengukuran Mg tukar Tanah Ultisol... 43
31 Data Hasil Pengukuran K tukar Tanah Ultisol... 43
32 Daftar Sidik Ragam Pengukuran K tukar Tanah Ultisol... 43
33 Data Hasil Pengukuran Kejenuhan Basa Tanah Ultisol... 44
34 Daftar Sidik Ragam Pengukuran Kejenuhan Basa Tanah Ultisol... 44 35 Kalender Penelitian... 44
Latar Belakang
Di Indonesia tanah Ultisol atau podsolik merah-kuning memiliki luas total sekitar 51 juta hektar, atau kira-kira 27% dari luas daratannya. Hampir 21 juta hektar tanah Ultisol berada di Sumatera atau sekitar 44% dari luas daratannya.
Menurut Scholz (1983) diperkirakan 44% kawasan darat Sumatera terdiri atas tanah podsolik merah-kuning.
Dengan keberadaannya yang luas, tanah Ultisol memiliki beberapa masalah dalam sifat kimianya. Beberapa masalah tersebut diantaranya adalah 1) memiliki pH rendah, 2) kejenuhan Al tinggi, 3) kejenuhan basa rendah, 4) kadar bahan organik rendah, 5) daya simpan air terbatas, 6) kandungan basa tukar rendah, 7) kandungan Nitrogen di dalam tanah rendah, 8) kapasitas tukar kation rendah. Kendala tersebut dapat diatasi dengan menggunakan bahan organik yang bertahan lama dalam tanah seperti biochar (arang hayati) (Sujana dan Pura, 2015).
Biochar adalah bahan arang yang dihasilkan dari beberapa biomassa.
Biochar memiliki kandungan karbon yang tinggi dan bertahan didalam tanah dalam waktu yang cukup lama (Bolster and Abit, 2012). Menurut penelitian Latuponu dkk (2012), penambahan biochar pada tanah Ultisol dapat menurunkan kadar kemasaman tanah 1,1-1,2 kali pH kontrol.
Penambahan biochar kedalam tanah dapat meningkatkan ketersediaan kation utama, P, dan konsentrasi N dalam tanah. KTK dan pH tanah dapat meningkat hingga 40%. Menurut BPTP Aceh (2011) biochar dapat memperbaiki kondisi tanah dan meningkatkan produksi tanaman, terutama pada tanah-tanah yang kurang subur seperti tanah Ultisol. Kemampuan biochar untuk mengikat air
dan unsur hara dalam tanah membantu mencegah terjadinya kehilangan pupuk akibat erosi permukaan (runoff) dan pencucian (leaching) (Kurniawan dkk., 2016).
Pemanfaatan sisa tanaman adalah suatu sumber potensial yang dapat dijadikan sebagai bahan baku biochar. Salah satu potensi limbah organik yang banyak terdapat di Indonesia adalah limbah dari tanaman kelapa sawit. Menurut data Statistik Perkebunan Indonesia Komoditas Kelapa Sawit (2015), areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia sebesar 10.261.784 ha dengan pohon produktif sebesar 8,1 juta ha dan laju pertumbuhan sekitar 5,46% per tahun.
Luasnya lahan kebun kelapa sawit akan menghasilkan limbah padat sawit yang sangat banyak. Sisa tanaman kelapa sawit yang dihasilkan berupa cangkang, batang, tandan kosong, pelepah dan lain-lain belum dimanfaatkan secara optimal.
Berdasarkan uraian di atas, maka penulis tertarik untuk melakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah tanaman kelapa sawit (batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit, tandan kosong kelapa sawit) sebagai bahan baku biochar dalam memperbaiki sifat kimia tanah Ultisol.
Tujuan Penelitian
Untuk mengetahui pengaruh pemberian biochar dari sisa tanaman kelapa sawit (batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit, tandan kosong kelapa sawit) dalam memperbaiki sifat kimia tanah Ultisol.
Hipotesis Penelitian
Biochar dari sisa tanaman kelapa sawit (batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit, tandan kosong kelapa sawit) dapat memperbaiki sifat kimia tanah Ultisol.
Kegunaan Penulisan
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Program Studi Agroteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara dan sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.
TINJAUAN PUSTAKA Tanah Ultisol
Berdasarkan sistem USDA-Soil Taxonomy tahun 1975, tanah podsolik merah kuning setara dengan tanah Ultisol. Ultisol sendiri merupakan tanah mineral yang berkembang dan mengalami pelapukan lanjut dan juga pencucian yang intensif. Pencucian intensif tersebut yang menyebabkan tanah Ultisol bereaksi masam dan memiliki kejenuhan basa rendah sampai ke lapisan bawah (Hardjowigeno, 1990).
Tanah Ultisol sering diidentikkan dengan tanah yang tidak subur, tetapi sesungguhnya bisa dimanfaatkan untuk lahan pertanian potensial, asalkan dilakukan pengelolaan yang memperhatikan kendala yang ada. Beberapa kendala yang umum pada tanah Ultisol adalah kemasaman tanah yang tinggi, pH rata-rata
< 4,50, kejenuhan Al tinggi, miskin hara makro terutama P, K, Ca dan Mg, serta kandungan bahan organik yang rendah.
Ultisol merupakan salah satu dari 10 ordo tanah yang terdapat pada klasifikasi tanah terbaru. Suku formatif ult dalam kata Ultisol diambil dari kata Yunani ultimulus yang berarti akhir atau terakhir (Foth, 1984) untuk menunjukkan bahwa Ultisol merupakan tanah yang mengalami pelapukan tingkat
lanjut. Ultisol mempunyai horison argilik (lempung) dengan kejenuhan basa
< 35%, horison di bawah permukaan berwarna merah atau kuning, terdapat timbunan oksida besi bebas tetapi masih mempunyai mineral yang dapat dilapukkan (Wahyuningtyas, 2011).
Karakteristik tanah Ultisol menurut Hardjowigeno (2003) yaitu memiliki kemasaman tanah yang sangat tinggi yaitu pH < 5, kandungan bahan
organik tanah rendah sampai sedang, kandungan hara (N, P, K, Ca, Mg dan Mo), dan kapasitas tukar kation (KTK) yang rendah. Sebaliknya memiliki kandungan Al, Mn, dan Fe yang tinggi, sehingga sering meracuni tanaman. Hal itu disebabkan oleh tingkat pelapukan yang sudah lanjut serta curah hujan yang tinggi, sehingga unsur hara tercuci ke lapisan bawah. Soepardi (1983), menyatakan bahwa kandungan N Ultisol < 0,2% P tersedia < 1 ppm, Ca dan Mg
<3 me100g-1, dan kandungan bahan organik rendah.
Biochar
Terdapat beberapa bahan pembenah tanah yang digunakan untuk meningkatkan kesuburan tanah, seperti tanaman penutup tanah, kompos, pupuk kandang, dan pupuk hijau. Namun, bahan-bahan pembenah tanah ini dinilai kurang efektif karena proses dekomposisi yang tinggi di daerah tropika sehingga perlu aplikasi yang rutin. Oleh karena itu, perlu bahan pembenah tanah yang memiliki afinitas tinggi terhadap unsur hara dan persisten di dalam tanah. Arang hayati (biochar) dinilai memiliki kedua sifat tersebut, sehingga pada akhir-akhir ini mendapat perhatian oleh peneliti/ ilmuwan bidang ilmu tanah (Zaylany, 2017).
Biochar adalah arang hitam hasil dari proses pemanasan biomassa pada keadaan oksigen terbatas atau tanpa oksigen. Biochar merupakan karbon organik yang memiliki sifat stabil dapat dijadikan pembenah tanah lahan kering.
Penggunaan biochar sebagai suatu pilihan selain sumber bahan organik segar dalam pengelolaan tanah untuk tujuan pemulihan dan peningkatan kualitas kesuburan tanah terdegradasi atau tanah lahan pertanian kritis semakin berkembang dan sekarang ini mendapatkan fokus perhatian penting para ilmuan tanah dan lingkungan (Tambunan et al., 2014).
Biochar lebih persisten dalam tanah dibanding dengan bahan organik lain, karena itu semua manfaat yang berhubungan dengan retensi hara dan kebutuhan hara dapat bertahan lebih lama (Gani, 2009). Lehmann et al (2006) menyatakan bahwa dalam proses pembuatannya kira-kira 50% dari karbon awal akan terkandung dalam biochar, dekomposisi biologi sekitar 20% C, dan melalui proses pembakaran hanya meninggalkan 3% C.
Menurut penelitian Cheng et al (2008), biochar mempunyai sifat adsorpsi yang lebih besar terhadap kation melalui oksidasi permukaan dibandingkan dengan adsorpsi bahan organik biasa. Selain itu perubahan yang nyata juga dapat dilihat dari meningkatnya pH, KTK tanah, N total tanah, basa- basa tukar seperti Na, Ca, K, Mg, dan kejenuhan basa tanah dengan penambahan dengan jumlah yang lebih banyak (>50 ton/ha) (Sukartono dan Utomo, 2012).
Potensi Limbah Kelapa Sawit Sebagai Bahan Baku Biochar
Potensi perkebunan kelapa sawit di Indonesia pada tahun 1995-2005 luas arealnya bertambah dari 2,7 juta ha sampai 4,5 juta ha. Apabila setiap 10% dari tanaman sawit ini harus diremajakan, maka dihasilkan limbah batang kelapa sawit 11,7 juta pohon/tahun setara dengan 5,85 juta ton kayu pertahun. Namun demikian, limbah tersebut hanya dibuang dan belum termanfaatkan secara optimal.
Tabel 1. Sifat Fisik dan Kimia Arang Batang Kelapa Sawit
Kandungan Kadar
Abu Kadar Air
pH H2O C-total
N
3,36%
9,33%
7,51 50,64%
0,14%
Basa-basa P2O5
K2O CaO MgO Na
0,04%
0,23%
0,43%
0,17%
<0,01%
Sumber : Febrianti, 2012.
Menurut Anderson dan Khalid (2000) kandungan hemiselulosa pada limbah kelapa sawit cukup tinggi yaitu batang 86,03%, daun 69,86%, tandan kosong 73,8% dan akar 67,89%. Kandungan pati dalam batang kelapa sawit sebesar 55.5%, protein sebesar 1.6%, serat kasar 36%, dan lemak sebesar 0.6% .
Pohon kelapa sawit dapat menghasilkan 22 buah pelepah sawit/tahun dan jika tidak dilakukan pemangkasan dapat melebihi 60 pelepah/tahun.
Tingginya kadar lignin dalam pelepah sawit membuat banyak penelitian yang dilakukan untuk dapat menurunkan kadar lignin, seperti perlakuan fisik, kimia maupun biologis. Siklus pemangkasan pada pelepah kelapa sawit setiap 14 hari, tiap pemangkasan sekitar 3 pelepah daun dengan berat 1 pelepah mencapai 10 kg.
Satu ha lahan ditanami sekitar 148 pohon sehingga setiap 14 hari akan dihasilkan
± 4.440 kg atau 8.880 kg/bulan/ha. Kandungan bahan kering dari pelepah daun sawit sebesar ± 46% sehingga jumlah bahan kering pelepah sawit/bulan/ha sebesar 3.108 kg.
Tabel 2. Kandungan Nutrisi Pelepah Kelapa Sawit (%)
Kandungan Nilai Nutrisi
Berat Kering Protein Kasar
Serat Kasar Abu Bahan Organik
Hemiselulosa Selulosa
Lignin
46,02 5,50
50 5,50 94,50 11,91 39,63 30,18
Sumber : Hasil Analisis Laboratorium Ilmu Nutrisi dan Kimia Fakultas Pertanian dan Peternakan Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau (2014).
Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama berligninselulosa yang belum termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit.
Limbah dalam bentuk tandan kosong, serat dan cangkang biji yang masing–
masing sebanyak 0,23 ton (23%), 0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%).
Tandan kosong kelapa sawit yang merupakan 23 persen dari tandan buah segar mengandung bahan lignoselulosa sebesar 55-60 % berat kering. Dengan produksi puncak kelapa sawit per hektar sebesar 20-24 ton tandan buah segar per tahun, berarti akan menghasilkan 2,5-3,3 ton bahan lignoselulosa. Hasil penelitian Islam dan Dahlan (2000) menunjukkan bahwa kandungan lignoselulosa yang tinggi pada suatu bahan memungkinkannya dipreparasi menjadi C-aktif.
Tabel 3. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit
Komposisi Kadar (%)
Abu 14
Selulosa 40
Lignin 22
Hemiselulosa 24
Sumber : BPTP Jambi, 2013.
Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah terbesar yang dihasilkan oleh perkebunan kelapa sawit. Persentase tandan kosong mencapai 30- 35% dari berat tandan buah segar setiap pemanenan. Komponen utama limbah pada kelapa sawit ialah selulosa dan lignin, sehingga limbah ini disebut sebagai limbah ligninselulosa. Selulosa adalah senyawa karbon yang terdiri lebih dari 1000 unit glukosa yang terikat oleh ikatan beta 1,4 glikosida. Tandan kosong kelapa sawit mempunyai potensi yang besar untuk digunakan sebagai bahan penyubur tanah karena sifat kimia dan fisik yang dapat memperbaikai kondisi tanah. Jika dibandingkan dengan bahan penyubur tanah lainnya. Tandan kosong kelapa sawit merupakan salah satu bahan organik yang mengandung kalium (K) cukup tinggi selain kandungan nitrogen (N) dan fosfor (P) (Salmina, 2009).
Gambar 1. Kerangka konsep aplikasi biochar untuk memperbaiki tanah Ultisol
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Rumah Kaca Fakultas Pertanian USU, Laboratorium Riset dan Teknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Analisis PT. Socfindo yang dilaksanakan pada bulan Juni 2018 sampai dengan September 2018
Bahan dan Alat Penelitian
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit, tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan baku biochar, tanah Ultisol sebagai tanah yang akan diamati, label sebagai penanda perlakuan, polybag 3 kg sebagai wadah tanah, air sebagai pelarut, bahan-bahan kimia yang digunakan untuk analisis.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah drum pyrolisis sebagai alat untuk membuat biochar, cangkul untuk mengambil sampel tanah, goni sebagai wadah pengambilan tanah dan bahan baku biochar, timbangan analitik untuk menimbang bahan dan tanah, pH meter untuk mengukur pH tanah, ayakan untuk mengayak biochar atau tanah, parang untuk memotong bahan baku, terpal sebagai tempat mengeringanginkan tanah, kamera untuk dokumentasi, mortal untuk menggiling biochar dan tanah, termolyzer untuk mengukur suhu drum pirolisis, dan beberapa peralatan tambahan untuk keperluan analisis.
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap Non Faktorial dengan perlakuan :
K0 : Kontrol (tanpa biochar)
K1 : Biochar batang kelapa sawit 40 gram/polybag setara dengan 26 ton/ha K2 : Biochar pelepah kelapa sawit 40 gram/polybag setara dengan 26 ton/ha K3 : Biochar tandan kosong kelapa sawit 40 gram/polybag setara dengan 26 ton/ha
K4 : Biochar campuran batang, pelepah dan tandan kosong kelapa sawit 40 gram/polybag setara dengan 26 ton/ha
Dengan demikian 5 perlakuan dengan 4 ulangan sehingga didapat sebanyak 20 unit percobaan.
Model Linier Rancangan Acak Lengkap:
Yij = μ + βi +
ij ; i = 1,2,... tj = 1,2,... r Dimana:
ij : Hasil pengamatan yang diperoleh pada perlakuan ke-i dan blok ke-j μ : Nilai tengah umum (rataan)
βi : Pengaruh pemberian biochar pada jenis ke - i
ij : Pengaruh galatData yang diperoleh akan diuji secara statistik berdasarkan analisis ragam pada taraf 5% selanjutnya dilakukan uji beda rataan DMRT.
Pelaksanaan Penelitian
a. Pengambilan Contoh Tanah
Pengambilan tanah Ultisol dilakukan di Desa Tanah Merah Kecamatan Galang, Kabupaten Deli Serdang. Tanah diambil pada kedalam + 20 cm dan dikompositkan lalu dikeringanginkan.
b. Analisis awal tanah
Setelah pengambilan contoh tanah, tanah diayak dengan menggunakan ayakan 10 mesh. Kemudian dilakukan analisis awal pengukuran pH H2O tanah, pH KCl tanah, kapasitas tukar kation (KTK), Na-tukar, K-tukar, Ca-tukar, Mg- tukar, C-organik, N total tanah dan kejenuhan basa tanah.
c. Persiapan Bahan Biochar
Bahan biochar yang digunakan yaitu batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit, dan tandan kosong kelapa sawit. Bahan biochar dicincang, setelah itu dijemur sampai kering. Potongan bahan baku biochar yang sudah dijemur selanjutnya dimasukkan dalam drum dan ditata agar tidak terdapat ruang kosong, lalu dibakar secara tidak langsung dalam kondisi kedap oksigen sampai terbentuk bara. Kemudian api dimatikan lalu drum didinginkan selama 24 jam. Kemudian biochar diayak dengan ayakan 40 mesh dan dianalisis pH H2O, N total dan C organik.
d. Aplikasi Perlakuan
Biochar dicampur merata dengan tanah sesuai perlakuan didalam polybag lalu diinkubasi selama 8 minggu.
e. Pengambilan Data
Pengambilan data series dilakukan selama 2 minggu sekali (minggu ke 2, 4, 6, 8) untuk parameter pH (H2O) dan N-tanah.
f. Analisis Akhir
Setelah inkubasi selama 8 minggu, tanah kembali dianalisis dengan parameter pH H2O, pH KCl, kapasitas tukar kation (KTK), Na-tukar, K-tukar, Ca-tukar, Mg- tukar, N-total tanah, kejenuhan basa.
Parameter Pengamatan
1. pH (H2O) tanah metode Elektrometri setelah inkubasi 2, 4, 6, dan 8 minggu 2. pH (KCl) tanah metode Elektrimetri setelah inkubasi 8 minggu
3. Kapasitas Tukar Kation (KTK) tanah metode NH4OAc setelah inkubasi 8 minggu
4. N-total tanah metode Kjeldhal setelah diinkubasi selama 2, 4, 6, dan 8 minggu
5. Na-tukar tanah metode NH4OAc setelah inkubasi 8 minggu 6. K-tukar tanah metode NH4OAc setelah inkubasi 8 minggu 7. Ca-tukar tanah metode NH4OAc setelah inkubasi 8 minggu 8. Mg-tukar tanah metode NH4OAc setelah inkubasi 8 minggu 9. Kejenuhan Basa metode NH4OAc setelah inkubasi 8 minggu
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil
Hasil analisis statistik aplikasi biochar dari limbah tanaman kelapa sawit terhadap sifat kimia tanah Ultisol dapat dilihat pada Tabel 4 berikut :
Tabel 4. Hasil analisis statistik aplikasi biochar limbah tanaman kelapa sawit terhadap sifat kimia tanah Ultisol
Parameter Signifikansi
pH H2O **
pH KCl **
N-total **
Kapasitas tukar kation **
Na-tukar *
Ca-tukar *
K-tukar **
Mg-tukar *
Kejenuhan basa **
Keterangan : * : Nyata
** : Sangat nyata
Hasil analisis biochar yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 5 berikut : Tabel 5. Hasil analisis biochar dari sisa tanaman kelapa sawit
Parameter Metode
Uji Satuan
Biochar TKKS Batang Kelapa
Sawit
Pelepah Kelapa
Sawit Campuran
Nilai Kriteria Nilai Kriteria Nilai Kriteria Nilai Kriteria pH H2O Elektrometri - 10,14 Alkalis 10,31 Alkalis 10,25 Alkalis 9,89 Alkalis
N total Kjeldhal % 0,377 Sedang 0,462 Tinggi 0,812 Sangat
Tinggi 0,378 Sedang C organik Pembakaran % 25,84 Sangat
Tinggi 36,55 Sangat
Tinggi 15,06 Sangat
Tinggi 21,28 Sangat Tinggi
pH H2O
Hasil pengukuran pH H2O tanah dengan pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit pada berbagai waktu inkubasi. Adapun perbedaan waktu
inkubasi tersebut yaitu 2 minggu, 4 minggu, 6 minggu, 8 minggu. Hasil pengukuran tersebut dapat dilihat pada grafik di bawah ini :
Gambar 2. Grafik pH H2O tanah pada berbagai waktu inkubasi
Dari grafik diatas, diketahui bahwa pH tertinggi terdapat pada waktu inkubasi 2 minggu, kemudian diikuti dengan inkubasi 4 minggu, 6 minggu dan waktu inkubasi 8 minggu.
Pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit setelah inkubasi 8 minggu berpengaruh nyata terhadap pH H2O tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada Tabel 6 berikut :
Tabel 6. Nilai pH H2O tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit
Aplikasi Biochar pH H2O Kriteria*
K0 (Kontrol) 4,87e Masam
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 5,37abc Masam
K2 (Batang Kelapa Sawit) 5,65a Agak Masam
K3 (Pelepah Kelapa Sawit) 5,43ab Masam
K4 (Campuran) 5,35abcd Masam
3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00
0 2 4 6 8 10
PH
Minggu Inkubasi
K2 K3 K1 K4 K0
Keterangan : K0 : Kontrol, K1 : Tandan kosong kelapa sawit, K2 : Batang kelapa sawit, K3 : Pelepah kelapa sawit, K4 : biochar campuran
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan Staf Pusat Penelitian Tanah, 1983 dan BPP Medan, 1982
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan pH H2O tanah Ultisol. pH tanah meningkat sebesar 0,78 dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar batang kelapa sawit, diikuti dengan biochar pelepah kelapa sawit dengan peningkatan nilai pH sebesar 0,56 dari perlakuan kontrol, diikuti dengan biochar tandan kosong kelapa sawit dengan peningkatan nilai pH sebesar 0,5 dan biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit dan pelepah kelapa sawit) dengan peningkatan sebesar 0,48 dari perlakuan kontrol. Aplikasi terbaik adalah biochar batang kelapa sawit dan semua perlakuan memberikan perbedaan nilai pH H2O yang nyata.
pH KCl
Pemberian biochar dari beberapa jenis bahan baku setelah inkubasi 8 minggu berpengaruh nyata terhadap pH KCl tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada Tabel 7 berikut :
Tabel 7. Nilai pH KCl tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit
Aplikasi Biochar pH KCl Kriteria*
K0 (Kontrol) 4,79e Netral
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 5,47ab Netral
K2 (Batang Kelapa Sawit) 5,66a Netral
K3 (Pelapah Kelapa Sawit) 5,28bcd Netral
K4 (Campuran) 5,36bc Netral
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan Staf Pusat Penelitian Tanah, 1983 dan BPP Medan, 1982
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan pH KCl tanah Ultisol. pH KCl tanah meningkat sebesar 0,87 dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar batang kelapa sawit, diikuti dengan biochar tandan kosong kelapa sawit dengan peningkatan nilai pH sebesar 0,68, kemudian biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit dan pelepah kelapa sawit) dengan peningkatan nilai pH sebesar 0,57 dari perlakuan kontrol, diikuti dengan biochar pelepah kelapa sawit dengan peningkatan nilai pH sebesar 0,49 dari perlakuan kontrol.
Aplikasi terbaik adalah biochar batang kelapa sawit dan semua perlakuan memberikan perbedaan nilai pH KCl yang nyata.
N-total Tanah
Hasil pengukuran N-total tanah dengan pemberian biochar dari beberapa jenis bahan baku pada berbagai waktu inkubasi (2 minggu, 4 minggu, 6 minggu, 8 minggu dapat dilihat pada grafik di bawah ini :
Gambar 2. Grafik pH H-1.11E-16 2O tanah pada berbagai waktu inkubasi
0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
K3 K4 K1 K2 K0
Waktu Inkubasi
Keterangan : K0 : Kontrol, K1 : Tandan kosong kelapa sawit, K2 : Batang kelapa sawit, K3 : Pelepah kelapa sawit, K4 : biochar campuran
Gambar 3. Grafik N-total tanah pada berbagai waktu inkubasi
Dari grafik diatas, diketahui bahwa N-total tertinggi terdapat pada waktu inkubasi 2 minggu, diikuti dengan inkubasi 4 minggu, 6 minggu dan waktu inkubasi 8 minggu.
Pemberian biochar dari limbah kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap N-total tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada Tabel 8 berikut :
Tabel 8. Nilai N-total tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari beberapa jenis bahan baku
Aplikasi Biochar N-total (%) Kriteria*
K0 (Kontrol) 0,02e Sangat Rendah
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 0,034abcd Sangat Rendah
K2 (Batang Kelapa Sawit) 0,037ab Sangat Rendah
K3 (Pelepah Kelapa Sawit) 0,04a Sangat Rendah
K4 (Campuran) 0,035abc Sangat Rendah
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan Staf Pusat Penelitian Tanah, 1983 dan BPP Medan, 1982
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan % N total tanah Ultisol. N total tanah meningkat sebesar 0,0154% dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar pelepah kelapa sawit, diikuti dengan biochar batang kelapa sawit dengan peningkatan nilai N total tanah sebesar 0,0119%, kemudian biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit dan pelepah kelapa sawit) dengan peningkatan N total tanah sebesar 0,0105% dari perlakuan kontrol, diikuti dengan biochar tandan kosong kelapa sawit dengan peningkatan N total tanah sebesar 0,0091% dari perlakuan kontrol. Aplikasi terbaik adalah biochar
pelepah kelapa sawit dan semua perlakuan memberikan perbedaan persen N-total yang nyata.
Kapasitas Tukar Kation
Pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap nilai kapasitas tukar kation tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada Tabel 9 berikut :
Tabel 9. Nilai kapasitas tukar kation tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit
Aplikasi Biochar KTK (me/100) Kriteria*
K0 (Kontrol) 11,85d Rendah
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 12,43cd Rendah
K2 (Batang Kelapa Sawit) 13,33ab Rendah
K3 (Pelapah Kelapa Sawit) 13,60a Rendah
K4 (Campuran) 13abc Rendah
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan Staf Pusat Penelitian Tanah, 1983 dan BPP Medan, 1982
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan kapasitas tukar kation tanah Ultisol. Kapasitas tukar kation tanah meningkat sebesar 1,75 me/100 dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar pelepah kelapa sawit, diikuti dengan biochar batang kelapa sawit dengan peningkatan kapasitas tukar kation tanah sebesar 1,48 me/100, kemudian biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit dan pelepah kelapa sawit) dengan peningkatan kapasitas tukar kation tanah sebesar 1,45 me/100 dari perlakuan kontrol, diikuti dengan biochar tandan kosong kelapa sawit dengan peningkatan kapasitas tukar kation tanah sebesar 0,58 me/100 dari perlakuan kontrol. Aplikasi terbaik adalah
biochar pelepah kelapa sawit. Aplikasi biochar tandan kosong kelapa sawit tidak memberikan perbedaan nilai kapasitas tukar kation yang nyata.
Na-tukar
Pemberian biochar dari beberapa jenis bahan baku berpengaruh nyata terhadap nilai Na-tukar tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada Tabel 10 berikut
Tabel 10. Nilai Na-tukar tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit
Aplikasi Biochar Na-tukar (me/100)) Kriteria*
K0 (Kontrol) 0,297b Rendah
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 0,34ab Rendah
K2 (Batang Kelapa Sawit) 0,292b Rendah
K3 (Pelepah Kelapa Sawit) 0,30b Rendah
K4 (Campuran) 0,39a Rendah
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan buku Analisis Tanah Tanaman, Mukhlis (2014)
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan nilai Na-tukar tanah Ultisol. Na-tukar tanah meningkat sebesar 0,093 me/100 dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit dan pelepah kelapa sawit), diikuti dengan biochar tandan kosong kelapa sawit dengan peningkatan Na-tukar tanah sebesar 0,043 me/100, kemudian biochar pelepah kelapa sawit dengan peningkatan Na-tukar tanah sebesar 0,003 me/100 dari perlakuan kontrol. Aplikasi terbaik adalah biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit dan pelepah kelapa sawit). Aplikasi
biochar tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit dan pelepah kelapa sawit tidak memberikan perbedaan nilai Na-tukar yang nyata.
Ca-tukar
Pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap nilai Ca-tukar tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada Tabel 11 berikut
Tabel 11. Nilai Ca-tukar tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit
Aplikasi Biochar Ca-tukar(me/100) Kriteria*
K0 (Kontrol) 0,34c Sangat Rendah
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 0,44ab Sangat Rendah
K2 (Batang Kelapa Sawit) 0,45a Sangat Rendah
K3 (Pelepah Kelapa Sawit) 0,39abc Sangat Rendah
K4 (Campuran) 0,42abc Sangat Rendah
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan buku Analisis Tanah Tanaman, Mukhlis (2014)
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan nilai Ca-tukar tanah Ultisol. Ca-tukar tanah meningkat sebesar 0,11 me/100 dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar batang kelapa sawit, diikuti dengan biochar tandan kosong kelapa sawit dengan peningkatan Ca-tukar tanah sebesar 0,11 me/100, diikuti biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit) dengan peningkatan Ca-tukar tanah sebesar 0,08 me/100 dari perlakuan kontrol, diikuti biochar pelepah kelapa sawit dengan
peningkatan Ca-tukar tanah sebesar 0,05 me/100 dari perlakuan kontrol. Aplikasi terbaik adalah biochar batang kelapa sawit. Aplikasi biochar pelepah kelapa sawit dan campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit) tidak memberikan perbedaan nilai Ca-tukar yang nyata.
K-tukar
Pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap nilai K-tukar tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada Tabel 12 berikut
Tabel 12. Nilai K-tukar tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit
Aplikasi Biochar K-tukar(me/100) Kriteria*
K0 (Kontrol) 0,21e Rendah
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 0,74abc Tinggi
K2 (Batang Kelapa Sawit) 0,80ab Tinggi
K3 (Pelepah Kelapa Sawit) 0,68abcd Tinggi
K4 (Campuran) 0,95a Tinggi
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan buku Analisis Tanah Tanaman, Mukhlis (2014)
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan nilai K-tukar tanah Ultisol.
K-tukar tanah meningkat sebesar 0,74 me/100 dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit), diikuti dengan biochar batang kelapa sawit dengan peningkatan K-tukar tanah sebesar 0,59 me/100, diikuti biochar kelapa sawit dengan peningkatan K-tukar tanah sebesar 0,53 me/100 dari perlakuan kontrol, diikuti biochar pelepah kelapa sawit dengan peningkatan K-tukar tanah sebesar 0,46 me/100 dari perlakuan kontrol. Aplikasi terbaik adalah biochar campuran
(tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit). Semua perlakuan biochar memberikan perbedaan nilai K-tukar yang nyata.
Mg-tukar
Pemberian biochar dari beberapa jenis bahan baku berpengaruh nyata terhadap nilai Mg-tukar tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada Tabel 13 berikut :
Tabel 13. Nilai Mg-tukar tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit
Aplikasi Biochar Mg-tukar(me/100) Kriteria*
K0 (Kontrol) 0,53b Rendah
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 0,82a Rendah
K2 (Batang Kelapa Sawit) 0,62b Rendah
K3 (Pelepah Kelapa Sawit) 0,63b Rendah
K4 (Campuran) 0,61b Rendah
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan buku Analisis Tanah Tanaman, Mukhlis (2014)
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan nilai Mg-tukar tanah Ultisol. Mg-tukar tanah meningkat sebesar 0,29 me/100 dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar tandan kosong kelapa sawit, diikuti dengan biochar pelepah kelapa sawit dengan peningkatan Mg-tukar tanah sebesar 0,10 me/100, diikuti biochar batang kelapa sawit dengan peningkatan Mg-tukar tanah sebesar 0,09 me/100 dari perlakuan kontrol, diikuti biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit) dengan
peningkatan Mg-tukar tanah sebesar 0,08 me/100 dari perlakuan kontrol. Aplikasi terbaik adalah biochar tandan kosong kelapa sawit. Aplikasi biochar batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit dan campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit) tidak memberikan perbedaan Mg- tukar yang nyata.
Kejenuhan Basa
Pemberian biochar dari beberapa jenis bahan baku berpengaruh nyata terhadap nilai kejenuhan basa tanah Ultisol. Adapun hasil disajikan pada tabel 14 berikut :
Tabel 14. Nilai kejenuhan basa tanah Ultisol akibat pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit
Aplikasi Biochar Kejenuahan Basa (%)
Kriteria*
K0 (Kontrol) 11,56d Sangat Rendah
K1 (Tandan Kosong Kelapa Sawit) 18,84a Sangat Rendah K2 (Batang Kelapa Sawit) 16,07abc Sangat Rendah
K3 (Pelapah Kelapa Sawit) 14,60cd Sangat Rendah
K4 (Campuran) 18,17ab Sangat Rendah
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf sama berarti tidak berbeda nyata (5%) menurut uji DMRT
*berdasarkan buku Analisis Tanah Tanaman, Mukhlis (2014)
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap kejenuhan basa tanah Ultisol.
Kejenuhan basa tanah meningkat sebesar 7,28 % dari perlakuan kontrol dengan aplikasi biochar tandan kosong kelapa sawit, diikuti dengan biochar campuran (tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit, pelepah kelapa sawit) dengan peningkatan kejenuhan basa tanah sebesar 6,61%, diikuti biochar batang kelapa sawit dengan peningkatan kejenuhan basa tanah sebesar 4,51% dari perlakuan kontrol, diikuti biochar pelepah kelapa sawit dengan peningkatan kejenuhan basa
tanah sebesar 3,04% dari perlakuan kontrol. Aplikasi terbaik adalah biochar tandan kosong kelapa sawit. Aplikasi biochar pelepah kelapa sawit tidak memberikan perbedaan kejenuhan basa yang nyata.
Pembahasan
Pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit mampu meningkatkan pH H2O dan pH KCl tanah Ultisol secara nyata. Dari hasil pengamatan pH yang dilakukan secara series atau dua minggu sekali, menunjukkan bahwa nilai pH terbaik terdapat pada inkubasi tanah 2 minggu.
Penurunan pH di setiap minggunya disebabkan oleh respirasi dari mikroorganisme di dalam tanah yang semakin meningkat. Mikroorganisme di dalam tanah melakukan dekomposisi secara terus menerus mengakibatkan karbon diokasi (CO2) dan air sehingga pH tanah semakin menurun (Winarso, 2005). Hal ini sesuai dengan literatur Mukhlis (2014) yang menyatakan bahwa salah satu faktor yang mempengaruhi pH tanah yaitu tekanan parsial CO2, dimana semakin besar CO2 maka pH semakin rendah.
Pemberian biochar limbah tanaman kelapa sawit mampu meningkatkan pH H2O (pH aktual) tanah berturut-turut yaitu biochar batang kelapa sawit 5,65, biochar pelepah kelapa sawit mencapai 5,43, biochar tandan kosong kelapa sawit mencapai 5,37, biochar campuran mencapai 5,35. Peningkatan pH H2O tanah juga didukung oleh pH biochar yang tinggi dengan nilai rat-rata 10,14. Hasil pengukuran pH KCl tanah menunjukkan bahwa biochar batang kelapa sawit mampu meningkatkan pH mencapai 5,66 kemudian diikuti oleh biochar tandan
kosong kelapa sawit mencapai 5,47, kemudian diikuti oleh biochar campuran mencapai 5,36, kemudian diikuti oleh biochar pelepah kelapa sawit mencapai 5,28. Hasil penelitian Lu et al. (2014) menunjukkan bahwa pH tanah meningkat akibat pemberian biochar sejalan dengan tingkat alkalinitas biochar yang diaplikasikan. Dari hasil pengukuran pH H2O dan pH KCl tanah menjelaskan bahwa apabila ion H+ di larutan tanah sudah berkurang (pH aktual naik), maka ion H+ yang ada di kompleks jerapan akan keluar dan menuju ke larutan tanah (pH potensial naik), sehingga konsentrasinya juga berkurang. Ini yang mengakibatkan pH KCl juga meningkat. Penambahan biochar dapat meningkatkan pH pada tanah masam karena adanya peningkatan konsentrasi logam alkali oksida ( Ca2+, Mg2+, dan K+) di biochar yang dapat mengurangi konsentrasi Al3+ didalam tanah.
Peningkatan nilai pH tanah ini juga diakibatkan karena adanya gugus fungsional yang terdapat pada biochar yang mampu mengikat Al3+ dan H+ yang terdapat di larutan tanah, sehingga pH cenderung netral.
Pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit mampu meningkatkan N-total tanah Ultisol secara nyata. Dari hasil pengamatan pH yang dilakukan secara series atau dua minggu sekali, menunjukkan bahwa nilai N-total terbaik terdapat pada inkubasi tanah 2 minggu. Penurunan N-total di setiap minggunya disebabkan oleh terjadinya proses denitrifikasi yang mereduksi biokimia nitrat menjadi senyawa gas N2, N2O dan kadang-kadang NO. Hal itulah yang mengakibatkan kehilangan N pada tanah. Hal ini juga berkaitan dengan pH tanah, dimana mikroorganisme denitrifikasi peka terhadap konsentrasi ion H+ pada tanah (Hanafiah dkk., 2009).
Pemberian biochar limbah tanaman kelapa sawit mampu meningkatkan N- total tanah berturut-turut yaitu biochar pelepah kelapa sawit 0,406%, biochar batang kelapa sawit mencapai 0,371%, biochar campuran mencapai 0,357%, biochar tandan kosong kelapa sawit mencapai 0,343%. Peningkatan N-total tanah juga didukung oleh persen N-total biochar yang tinggi hingga 0,812%. Permukaan biochar yang bersifat oksidatif efektif menjerap NH4+ dan NO3- sehingga dapat berpotensi mengurangi pencucian unsur N dalam tanah. Hal ini sesuai dengan penelitian Nguyen et al., (2017) yang menyatakan bahwa pengaplikasian biochar (arang aktif) mampu meningkatkan kelembaban dan pH tanah sehingga menjaga ketersediaan N dan dapat merangsang proses mineralisasi N di dalam tanah. Dari hasil pengamatan yang dilakukan, kandungan N-total tanah tertinggi pada perlakuan biochar berbahan baku pelepah kelapa sawit. Hal ini diakibatkan tingginya kadar protein kasar pada pelepah kelapa sawit mencapai 5,50 % lebih tinggi dibandingkan dengan bagian tanaman kelapa sawit lainnya (Hasil Analisis Laboratorium Ilmu Nutrisi dan Kimia Fakultas Pertanian dan Peternakan Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau (2014). Sedangkan pada batang kelapa sawit kadar N sebesar 0,14% (Febrianti, 2012).
Pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit mampu meningkatkan nilai kapasitas tukar kation tanah Ultisol secara nyata berturut-turut yaitu biochar pelepah kelapa sawit sebesar 13,60 me/100, biochar batang kelapa sawit 13,33 me/100, biochar campuran 13 me/100, biochar tandan kosong kelapa sawit 12,43 me/100. Peningkatan nilai kapasitas tukar kation tersebut diakibatkan penambahan biochar yang menimimalkan resiko pencucian kation seperti K+ dan NH+. Cheng et al (2006) menyatakan bahwa tingginya muatan negatif yang
dihasilkan dari gugus fungsional (carboxylic dan phenolic) pada permukaan luar partikel dan luas permukaan biochar merupakan penyebab utama tingginya kemampuan adsorbsi kation dari biochar. Sifat tersebut yang berkontribusi menurunkan pencucian kation (Lehmann et al.,2003). Major et al., (2009) menyatakan bahwa tingginya KTK tanah menunjukkan banyaknya kation-kation basa yang dapat ditahan oleh tanah, sehingga memungkinkan tanah semakin subur.
Aplikasi biochar dari limbah tanaman kelapa sawit mampu meningkatkan nilai basa-basa tukar (Na, K, Ca, Mg) secara nyata. Ketersediaan basa tukar seperti natrium, kalium, kalsium dan magnesium tersebut sejalan dengan terjadinya peningkatan nilai pH pada tanah. Dari hasil yang didapatkan, basa tukar tertinggi terdapat pada unsur kalium. Mc.Henry (2009) menyatakan bahwa aplikasi arang mampu menahan kation-kation yang dapat dipertukarkan. Selain karena kation-kation larutan tanah dapat diretensi oleh arang, peningkatan kation tersebut juga berdasarkan fakta bahwa di dalam biochar itu sendiri terdapat komponen abu residu hasil karbonisasi/ pirolisis yang menjadi sumber dari kation- kation basa Ca2+, Mg2+, K+, Na+ (Glaser et al., 2002). Kandungan abu adalah massa dari residu setelah proses karbonisasi/pirosis biomasa. Namun demikian, komposisi dan ketersedian hara pada biochar tergantung pada sifat bahan baku maupun kondisi pirolisis pada saat diproduksi (Chan dan Xu, 2009).
Pemberian biochar dari limbah tanaman kelapa sawit mampu meningkatkan nilai kejenuhan basa tanah Ultisol secara nyata berturut-turut yaitu biochar tandan kosong kelapa sawit sebesar 18,84 me/100, biochar campuran 18,17 me/100, biochar batang kelapa sawit 16,07 me/100, biochar pelepah kelapa
sawit 14,60 me/100. Kejenuhan basa tanah dapat diartikan sebagai persen kompleks/daerah/situs pertukaran kation pada permukaan koloid liat atau bahan organik atau bahan pembenah tanah yang ditempati oleh kation-kation basa.
Peningkatan persen KB tanah merupakan efek dari meningkatnya konsentrasi kation-kation basa (Ca2+, Mg2+, Na, dan K+) dan merupakan indikator meningkatnya kesuburan kimia tanah oleh aplikasi biochar (Siringo-ringo, 2011).
Peningkatan kejenuhan basa ini juga berdasarkan peningkatan pH yang terjadi pada tanah. Kejenuhan basa meningkat 10 kali lipat lebih tinggi setelah penambahan biochar pada tanah bertekstur pasir (sandy soil) dan tanah berlempung (loamy soil) daripada tanah berliat (clayey soil) (Glaser et al., 2002).
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Biochar dari sisa tanaman kelapa sawit dapat memperbaiki sifat kimia tanah Ultisol sebagai berikut :
a. Biochar tandan kosong kelapa sawit memberikan pengaruh terbaik terhadap parameter Mg-tukar dan kejenuhan basa
b. Biochar batang kelapa sawit memberikan pengaruh terbaik terhadap parameter pH H2O, pH KCl dan Ca-tukar
c. Biochar pelepah kelapa sawit memberikan pengaruh terbaik pada parameter N-total dan kapasitas tukar kation,
d. Biochar campuran memberikan pengaruh terbaik terhadap parameter Na- tukar dan K-tukar.
Saran
Perlu dilakukan penelitian di lapangan untuk mengetahui kapasitas biochar dengan bahan baku tandan kosong kelapa sawit, batang kelapa sawit, dan pelepah kelapa sawit dalam memperbaiki sifat kimia tanah dan pertumbuhan tanaman di tanah Ultisol.
DAFTAR PUSTAKA
Anderson and Khalid. 2000. Decomposition processes and nutrient release patterns of oil palm residu. Journal of Oil Palm Research. 12:46-63.
Bolster, C.H and Abit, S.M. 2012. Biochar Pyrolyzed at Two Temperatures Affects Escherichia coli Transport through a Sandy Soil. Guilford Rd., Madison. Journal Environmental Quality. 41:124–133.
BPTP Aceh. 2011. Arang Hayati (Biochar) Sebagai bahan Pembenah Tanah, Edisi Khusus Penas XIII. Badan Litbang Pertanian. BPTP Nangroe Aceh Darussalam. pp 21-22.
BPTP Jambi. 2013. Teknologi Pembuatan Kompos Tandan Kelapa Sawit. Balai Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Jambi.
Chan, Y.C. and Z. Xu. 2009. Biochar: nutrient properties. In: J. Lehmann and S.
Joseph (eds), Biochar for environmental management. Earthscan publisher. p 66-84.
Cheng C.H., J. Lehmann, andM. Engelhard. 2008. Natural oxidation of black carbon in soils: changes inmolecular form and surface charge along a climosequence. Geochimica et CosmochimicaActa 72, 1598-1610 Febrianti. 2012. Peranan Arang Batang Kelapa Sawit Dalam Peningkatan Produksi
Tanaman Jagung (Zea Mays, L.). Sekolah Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Foth, H. D. 1984. Fundamentals of soil science. John Wiley & Sons Inc, dalam Wahyuningtyas, R.S. 2011. Mengelola Tanah Ultisol untuk Mendukung Pertumbuhan Tegakan. Balai Penelitian Kehutanan Banjarbaru, Banjarbaru. Galam Volume V No.1 April 2011: 85 – 99.
Glaser, B., J. Lehmann, and W. Zech. 2002. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal.
Gani, A. 2009. Potensi Arang Hayati .Biochar. sebagai Komponen Teknologi Perbaikan Produktivitas Lahan Pertanian. Balai Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Sukamandi. Iptek Tanaman Pangan Vol. 4 No. 1 – 2009.
Hanafiah, A.S., Sabrina, T., Guchi,H. 2009. Biologi dan Ekologi Tanah.
Universitas Sumatera Utara, Medan.
Hardjowigeno, S. 1990. Genesis dan Klasifikasi Tanah. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
______________. 2003. Ilmu Tanah. Penerbit Akademika Pressindo. Jakarta,
Islam M, Dahlan I. 2000. Productivity and nutritive values of different fractions oil palm (Elaeis guineensis) from Asian Australasian Journal of Animal Sciences. [print] August 13(8): 1113-1120. Malaysia: Department of Animal Science. Universiti Putra Malaysia. 43400 UPM. Serdang.
Selangor DE.
Kurniawan, A., Haryono, B., Baskara, M., Tyasmoro, S.Y. 2016. Pengaruh Penggunaan Biochar Pada Media Tanam Terhadap Pertumbuhan Bibit Tanaman Tebu (Saccharum officinarum L.). Universitas Brawijaya, Malang. Jurnal Produksi Tanaman, Volume 4, Nomor 2, Maret 2016, hlm. 153 – 160.
Latuponu, H., Shidieq, D., Syukur A., dan Hanudin, E. 2012. Pemanfaatan Limbah Sagu Sebagai Bahan Aktif Biochar Untuk Meningkatkan P Tersedia Dan Pertumbuhan Jagung Di Ultisol. Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.
Lehmann, J., J. Gaunt, and M. Rondon. 2006. Biochar sequestration in terrestrial ecosystems-a review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 11:403-427.
Lu, K., X. Yang, J. Shen, B. Robinson, H. Huang, D. Liu, N. Bolan, J. Pei dan H.
Wang. 2014. Effect of Bamboo and Rice Straw Biochars on The Bioavailability of Cd,Cu, Pb and Zn to Sedum Plumbizincicola.
J. Agriculture, Ecosystems and Environment.
Major, J. 2009. Biochar belongs in soil. National Society of Consulting Soil Scientists, Inc.
Muhdi, Risnasari I, Bayu ES, Hanafiah DS, Hutasoit A, Sitanggang GN, Silaban DS. 2015. Kuantifikasi biomassa perkebunan kelapa sawit di Langkat, Sumatera Utara. J Pert Trop. 4:17-20.
Nguyen, T. T. N, C. Y. Xu, I. Tahmasbian, R. Che, Z. Xu, X. Zhou , H. M.
Wallace, and S. H. Bai. 2017. Effects of biochar on soil available inorganic nitrogen: A review and meta-analysis. Geoderma, 288 : 79–
96.
Salmina. 2009. Studi Pemanfaatan Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit Oleh Masyarakat Di Jorong Koto Sawah Nagari Ujung Gading Kecamatan Lembah Melintang. STKIP PGRI Sumatera Barat.
Scholz, U. 1983. The Natural Regions of Sumatera an their agricultural production pattern. A regional analysis. Vol I. Central Ress.Inst.Food Cops. Xvi + 257 h.
Siringo-ringo, H.H dan Siregar, C.A. 2011. Pengaruh Aplikasi Arang Terhadap Pertumbuhan Awal Michelia Montana Blume Dan Perubahan Sifat Kesuburan Tanah Pada Tipe Tanah Latosol. Pusat Litbang Konservasi dan Rehabilitasi, Bogor.
Soepardi, G. 1977. Masalah kesuburan tanah dan cara penyelesaiannya.
Departemen Ilmu-ilmu Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor.
_____________. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Institut Pertanian Bogor, Bogor dalam Utomo, B. 2008. Perbaikan Sifat Tanah Ultisol untuk Meningkatkan Pertumbuhan Eucalyptus urophylla pada Ketinggian 0- 400 meter. USU Press, Medan.
Statistik Perkebunan Indonesia Komoditas Kelapa Sawit. 2015. Luas Areal dan Produksi Kelapa Sawit 1968-2015. Jakarta (ID): Direktorat Jenderal Perkebunan, Kementerian Pertanian.
Sujana, I. P dan Pura, I.N.L.S. 2015. Pengelolaan Tanah Ultisol Dengan Pemberian Pembenah Organik Biochar Menuju Pertanian Berkelanjutan. Universitas Maharasaraswati, Denpasar.
Tambunan, S., E. Hendayanto, B. Siswanto. 2014. Pengaruh Aplikasi Bahan Organik Segar Dan Biochar Terhadap Ketersediaan P Dalam Tanah Di Lahan Kering Malang Selatan. Universitas Brawijaya, Malang. Jurnal Tanah dan Sumberdaya Lahan Vol 1 No 1 : 89-98, 2014.
Wahyuningtyas, R.S. 2011. Mengelola Tanah Ultisol untuk Mendukung Pertumbuhan Tegakan. Balai Penelitian Kehutanan Banjarbaru, Banjarbaru. Galam Volume V No.1 April 2011: 85 – 99.
Winarso, S. 2005. Kesuburan Tanah. Penerbit Gava Media, Yogyakarta.
Zaylany, M. F. 2017. Pengaruh Residu Biochar Terhadap Beberapa Sifat Kimia Tanah Dan Pertumbuhan Tanaman Jagung (Zea Mays L.) Pada Tanah Ultisol Musim Tanam Ke-4. Universitas Lampung, Bandar Lampung.
Lampiran 1. Bagan Penelitian
Keterangan:
K0 : Tanpa Biochar
K1 : Biochar tandan kosong kelapa sawit K2 : Biochar batang kelapa sawit
K3 : Biochar pelepah kelapa sawit
K4 : Biochar campuran
U : Ulangan
Lampiran 2. Perhitungan Dosis Biochar
Dosis biochar ditentukan berdasarkan persen bahan organik tanah. Berdasarkan hasil analisis awal tanah, persentase C organik tanah sebesar 0,98 %.
BOT = C organik × 1,724 BOT = 0,98× 1,724 BOT = 1,689%
1 K0U1
2 K4U3
3 K2U4
4 K1U2
5 K3U1
6 K0U4
7 K4U1
8 K1U4
9 K2U2
10 K3U4
11 K3U2
12 K0U3
13 K3U3
14 K1U1
15 K4U2
16 K0U2
17 K1U3
18 K2U1
19 K4U4
20 K2U3
Kadar bahan organik yang ingin dicapai adalah ±3%, maka kekurangannya adalah
= 3 - 1,689 = 1,31%
=
= 26,2 ton/ha
Jadi, dosis biochar yang diperlukan untuk mencapai kadar bahan organik ±3%
pada tanah adalah 26,2 ton/ha
=
=
=
=
Maka, dosis yang diberikan adalah 40 gram/ polybag.
Lampiran 3. Data Analisis Awal Tanah
Parameter Metode Uji Satuan Nilai Kriteria
pH H2O Elektrometri - 4,8 Masam
pH KCl Elektrometri - 4,7 Netral
KTK NH4OAc Me/100g 11,8 Rendah
C organik Walkley &
Black % 0,98 Sangat rendah
N total Kjeldhal % 0,028 Sangat rendah
Na-tukar NH4OAc Me/100g 0,09 Sangat rendah
Ca-tukar NH4OAc Me/100g 0,42 Sangat rendah
K-tukar NH4OAc Me/100g 0,13 Rendah
Mg-tukar NH4OAc Me/100g 0,45 Rendah
Kejenuhan
Basa NH4OAc % 9,23 Sangat rendah
Kadar Air Oven % 12
Kadar Air Kapasitas Lapang
Alhricks % 47
