HASIL DAN PEMBAHASAN. (CH 2 O)n + n O 2 n CO 2 + n H 2 O + e - (1) mikrob (CH 2 O)n + nh 2 O nco 2 + 4n e - + 4n H + (2)

(1)

Dinamika Eh dan pH

Ketika tanah digenangi, air akan menggantikan udara dalam pori tanah.

Pada kondisi seperti ini, mikrob aerob tanah menggunakan semua oksigen yang tersisa dalam tanah. Bersamaan dengan penggunaan oksigen, mikrob tanah melepaskan elektron. Reaksi kimianya adalah sebagi berikut:

(CH

2

O)n + n O

2

n CO

2

+ n H

2

O + e

^-

(1)

Pelepasan elektron ini kemudian akan menurunkan nilai Eh tanah. Seperti dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 1, nilai Eh tanah menurun dengan bertambahnya waktu penggenangan hingga 108 hari.

Sanchez (1976) menyatakan bahwa intensitas reduksi tergantung pada jumlah bahan organik yang mudah terdekomposisi, semakin tinggi kandungan bahan organik, semakin besar intensitas reduksinya. Kondisi ini terjadi pada bahan organik yang masih mentah, dimana proses dekomposisi berjalan dominan.

Tabel 1 dan Gambar 1 menunjukkan bahwa semakin tinggi takaran bahan gambut yang ditambahkan maka nilai Eh tanah semakin tinggi. Hal ini terjadi karena gambut Air Sugihan yang digunakan pada penelitian ini sudah termasuk kedalam tingkat kematangan saprik. Gambut saprik adalah gambut yang sudah melapuk lanjut, bahan asalnya tidak dikenali lagi dan berwarna coklat tua sampai hitam.

Kadar bahan organik yang terdekomposisi pada gambut yang telah matang hanya sedikit sehingga elektron yang dihasilkan dari proses dekomposisi aerobiknya juga sedikit. Sebaliknya, sebagian besar dari bahan gambut saprik tersebut dalam kondisi tergenang akan mengalami reaksi hidrolisis sebagai berikut:

mikrob

(CH

2

O)n + nH

2

O nCO

2

+ 4n e

^-

+ 4n H

⁺

(2)

Artinya, dengan berlangsungnya reaksi hidrolisis tersebut maka penambahan

gambut saprik pada kondisi tergenang juga akan menghasilkan elektron dan ion

hidrogen. Selanjutnya, oksigen tersisa dalam sistem yang seharusnya digunakan

(2)

untuk proses dekomposisi aerobik akan bereaksi dengan elektron dan ion hidrogen hasil proses hidrolisis (reaksi 2) dan membentuk air menurut reaksi berikut:

O

2

+ 2 e

^-

+ 2 H

⁺

H

2

O (3)

Air (H

2

O) hasil reaksi (3) dapat terurai menjadi oksigen (O

2

) dan ion hidrogen (H

⁺

) serta menghasilkan elektron (e

^-

) kembali sehingga sistem bersifat lebih oksidatif akibat oksigen (O

2

) sehingga Eh meningkat dan bereaksi lebih masam karena H

⁺

bereaksi dengan CO

2

membentuk H

2

CO

3

yang kemudian terdisosiasi menjadi H

⁺

dan HCO

3-

sehingga menurunkan nilai pH sistem menurut reaksi:

CO

2

(gas) CO

2

(aq) (4)

CO

2

(aq) + H

2

O H

2

CO

3

(5)

H

2

CO

3

H

⁺

+ HCO

3-

(6)

Pada tanah masam, penggunaan ion H

⁺

untuk reduksi ferri lebih besar dibandingkan ion H

⁺

hasil disosiasi asam lemah sehingga reduksi ferri menjadi lebih dominan. Apabila kondisi di dalam tanah tidak tersedia akseptor elektron lagi maka mikrob akan menggunakan bahan organik sebagai akseptor elektron.

Asam organik + 2 H

⁺

+ 2 e

^-

Alkohol (7) Alkohol hasil reaksi ini juga dapat bereaksi balik sehingga ion hidrogen (H

⁺

) menurunkan pH tanah.

Tabel 1. Nilai Eh Oksisol dengan perlakuan gambut saprik (0-8%) dan penggenangan hingga 108 hari

Lama Penggenanga

n (hari)

Eh (mV)

Dosis Perlakuan Gambut Saprik (%)

0 0.5 1 2 4 8 Rata-rata

0 37

2 41

0 42

2 41

9 42

6 43

0

413 1 34

4 34

9 35

5 35

9 37

6 38

9

362 4 27

2 26

9 28

8 30

7 32

4 33

9

300 6 20

4 23

2 23

8 26

9 30

2 32

5

262 18 12

6 81 12 3

20 0

26 6

31 8

186 33 56 60 63 12 18 28 128

(3)

3 1 4

48 29 51 51 25 15

8 25

0

94 62 77 11

6 13

2 12

4 14

1 20

3

132 108 55 55 77 81 81 14

7 83 Rata-rata 17

1 18

0 19

4 21

2 25

1 29

8 Gambar 1. Dinamika Eh Oksisol dengan perlakuan gambut saprik (0-8%) dan penggenangan hingga 108 hari

Penggenangan menyebabkan peningkatan pH tanah seperti dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 2.

Tabel 2. Nilai pH Oksisol dengan perlakuan gambut saprik (0-8%) dan penggenangan hingga 108 hari

Lama Penggenangan

(hari)

pH

Dosis Perlakuan Gambut Saprik (%)

0 0.5 1 2 4 8 Rata-rata

0 5.10 4.83 4.67 4.47 4.20 3.9 7

4.54 1 4.57 4.57 4.47 4.33 4.23 4.0 4.36

(4)

0 4 4.80 4.70 4.63 4.50 4.27 4.1

0 4.50 6 4.83 4.77 4.67 4.50 4.47 4.1

7 4.57 18 5.63 5.80 5.77 5.57 5.23 4.7

7 5.46 33 6.03 6.17 6.17 6.03 5.77 5.2

7 5.91 48 6.10 6.17 6.23 6.13 6.03 5.6

0 6.04 62 6.13 6.17 6.20 6.23 6.17 5.9

0 6.13 108 6.45 6.40 6.40 6.38 6.37 6.3

0 6.38 Rata-rata 5.52 5.51 5.47 5.35 5.19 4.9

0 Gambar 2. Dinamika pH Oksisol dengan perlakuan gambut saprik (0-8%) dan penggenangan hingga 108 hari

Berdasarkan Kriteria Penilaian Sifat-sifat Kimia Tanah menurut PPT

(1983), Oksisol Serang yang digunakan dalam percobaan ini termasuk bereaksi

masam dengan pH (1:1) senilai 4.7. Pada tanah masam yang digenangi, nilai pH

akan meningkat karena dalam kondisi anaerob terjadi proses reduksi, antara lain

(5)

reduksi ferri menjadi ferro. Proses reduksi ferri ini melepas OH

^-

sehingga meningkatkan pH tanah menurut reaksi sebagai berikut:

Fe(OH)

3

+ e

^-

Fe(OH)

2

+ OH

^-

(8)

Berdasarkan nilai Eh dan pH (Tabel 1 dan Tabel 2) dapat dilakukan evaluasi terhadap keterkaitan antara Eh dan pH, pengaruh lama penggenangan terhadap Eh+pH serta pengaruh penambahan bahan gambut saprik terhadap Eh+pH seperti disajikan berturut-turut pada Gambar 3, 4 dan 5.

Gambar 3. Hubungan Eh dan pH Oksisol yang diberi perlakuan gambut saprik (0- 8%) dan penggenangan hingga 108 hari

Gambar 3 menunjukkan bahwa dalam kondisi percobaan ini jika Eh turun

maka pH akan naik dan sebaliknya bila Eh naik maka pH akan turun. Yang

pertama adalah akibat lama penggenangan, sedangkan yang kedua adalah akibat

perlakuan gambut saprik. Lama penggenangan dan taraf perlakuan penambahan

bahan gambut saprik memberikan pengaruh lebih besar terhadap Eh dan pH

hingga hari ke-33. Selanjutnya hingga penggenangan selama 108 hari, pengaruh

keduanya menurun dan relatif konstan.

(6)

Gambar 4. Hubungan Eh+pH Oksisol yang diberi perlakuan gambut saprik (0-8%) dengan lama penggenangan

Gambar 5. Hubungan Eh+pH tanah Oksisol yang digenangi hingga 108 hari dengan dosis perlakuan bahan gambut saprik

Gambar 4 dan 5 menunjukkan bahwa nilai Eh+pH pada percobaan ini berada pada kisaran nilai 8 sampai 12. Dengan mengkonversi nilai Eh menjadi pe (Eh = 59.2 pe) maka didapat nilai pe+pH berkisar antara 4.39 sampai 13.71.

. Gambar 6 menerangkan hubungan antara pe, pH dan Eh. Nilai pH tanah yang umum dijumpai berada pada kisaran 3.5-9.0 dan pe berada antara -6 hingga +12 sehingga nilai pe+pH berkisar antara 2 sampai 18. Sistem tanah selalu berada pada kondisi yang lebih reduktif. Organisme yang ada di dalam tanah menggunakan oksigen dan melepaskan elektron. Bertambahnya elektron dan berkurangnya oksigen di dalam tanah menyebabkan nilai Eh menjadi menurun.

Dengan memasukkan nilai pe+pH yang didapat pada penelitian ini pada

Gambar 6 maka diketahui bahwa sistem berada di dalam kurva dan sistem yang

bekerja pada percobaan ini bersifat reduktif-oksidatif. Kondisi redoks yang terjadi

seperti kondisi yang umum dijumpai pada sistem tanah.

(7)

Gambar 6. Hubungan keseimbangan redoks pada sistem larutan.

Dinamika Mn

²⁺

dan Fe

²⁺

Penurunan Eh akibat penggenangan akan mereduksi ion-ion lain dalam tanah seperti NO

3-

menjadi NO

2-

pada nilai Eh 280-220mV, Mn

⁴⁺

menjadi Mn

²⁺

pada Eh 280-220mV, Fe

³⁺

menjadi Fe

²⁺

pada Eh 180-150mV, SO

42-

menjadi S

^2-

jika Eh mencapai -120 hingga -180mV dan CO

2

menjadi CH

4

jika Eh mencapai -200 hingga -280mV. Reduksi Mn

⁴⁺

terjadi lebih awal daripada Fe

³⁺

. Dengan bertambahnya waktu penggenangan, kadar Mn

²⁺

meningkat (Tabel 3). Kelarutan Mn

²⁺

pada kebanyakan tanah mengikuti persamaan berikut:

MnO

2

+ 2 e

^-

+ 4 H

⁺

Mn

²⁺

+ 2 H

2

O (9)

Pada kondisi percobaan ini, elektron dan hidrogen yang digunakan untuk

mereduksi Mn

⁴⁺

diduga berasal dari proses hidrolisis bahan organik yang lebih

dominan terjadi. Dinamika Mn

²⁺

yang terukur pada penelitian ini disajikan pada

Tabel 3 dan Gambar 7.

(8)

Tabel 3. Kadar Mn

²⁺

Oksisol dengan perlakuan gambut saprik (0-8%) dan penggenangan hingga 108 hari

Lama Penggenangan

(hari)

Mn

²⁺

(ppm)

Dosis perlakuan gambut saprik (%)

0 0.5 1 2 4 8 Rata-rata

0 10.73 10.02 10.03 9.93 9.83 8.20 9.79

1 12.37 12.75 12.61 12.47 11.08 8.66 11.66 4 13.42 13.58 12.44 12.43 10.17 9.13 11.86 6 14.64 14.55 13.72 13.60 11.82 10.16 13.08 18 16.36 16.08 16.24 15.00 15.37 12.22 15.21 33 15.03 16.68 15.19 13.92 10.48 12.18 13.91 48 15.23 14.50 15.51 14.73 12.52 10.63 13.85 62 15.73 15.65 14.70 13.84 11.31 9.54 13.46 108 15.66 16.18 14.88 13.55 13.53 13.65 14.58 Rata-rata 14.35 14.44 13.92 13.27 11.79 10.49

Gambar 7. Dinamika Mn

²⁺

pada Oksisol dengan perlakuan gambut saprik (0-8%) dan penggenangan hingga 180 hari

Reduksi Fe

³⁺

menjadi Fe

²⁺

dapat terjadi menurut dua reaksi, yaitu reaksi (8) yang menghasilkan OH

^-

sehingga meningkatkan pH, dan reaksi (10) yang menghasilkan H

2

O.

Fe

2

O

3

+ 2e

^-

+ 6 H

⁺

2 Fe

²⁺

+ 3 H

2

O (10)

Dinamika Fe

²⁺

pada kondisi penelitian ini disajikan pada Tabel 4 dan Gambar 8.

(9)

Tabel 4. Kadar Fe

²⁺

Oksisol dengan perlakuan gambut saprik dan penggenangan hingga 108 hari

Lama Penggenangan

(hari)

Fe

²⁺

(ppm)

Dosis Perlakuan Gambut Saprik (%)

0 0.5 1 2 4 8 Rata-rata

0 0.08 0.03 0.08 0.10 0.10 0.08 0.08

1 0.06 0.09 0.09 0.08 0.03 0.03 0.06

4 0.07 0.06 0.07 0.07 0.09 0.06 0.07

6 0.17 0.18 0.24 0.18 0.14 0.16 0.18

18 3.11 3.11 3.65 4.38 3.11 0.79 3.03

33 1.24 1.69 2.00 2.76 3.39 3.32 2.40

48 0.51 0.35 1.20 1.49 3.29 3.19 1.67

62 0.90 2.33 1.97 2.34 3.71 3.62 2.48

108 0.61 1.62 1.51 2.13 3.08 2.54 1.92

Rata-rata 0.75 1.05 1.20 1.50 1.88 1.53

Gambar 8. Dinamika Fe

²⁺

pada Oksisol dengan perlakuan gambut saprik (0-8%) dan penggenangan hingga 180 hari

Pada awal penggenangan, Fe

²⁺

yang terbentuk berasal dari reaksi reduksi

terhadap Fe(OH)

3

(reaksi 8) karena nilai Eh pada awal penggenangan belum

mencukupi untuk terjadinya reduksi Fe

2

O

3

seperti pada reaksi (10). Penurunan

Fe

²⁺

hingga hari ke 4 disebabkan oleh penurunan oksigen yang dipakai pada reaksi

(1) sehingga jumlah bahan organik yang akan didekomposisikan menurun dan

elektron yang akan dihasilkan untuk kemudian dipakai pada reaksi (8) juga

menurun. Kekurangan oksigen akan diperoleh dari senyawa-senyawa lain yang

(10)

mengandung O untuk menghasilkan e

^-

dan mereduksi Fe

³⁺

yang ada dalam tanah.

Ketika jumlah e

^-

atau Eh rata-rata sudah mencukupi untuk terjadinya reaksi (10), yaitu mulai hari ke-18, maka jumlah Fe

²⁺

yang dihasilkan meningkat hingga hari ke 33 dan selanjutnya menurun atau konstan karena jumlah e

^-

dan H

⁺

menurun.

Penurunan H

⁺

adalah akibat dari peningkatan pH (reaksi 8 dan 10).

Penambahan bahan gambut saprik menurunkan Mn

²⁺

tetapi meningkatkan Fe

²⁺

. Hal ini karena reaksi (3) lebih dahulu terjadi daripada reaksi (9), namun reaksi (3) berlangsung terbalik untuk mempertahankan keadaan oksidatif agar reaksi (1) bisa berlangsung karena dengan meningkatnya jumlah gambut yang diberikan maka jumlah gambut yang perlu didekomposisi juga meningkat.