bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Nutrisi tanah merupakan salah satu faktor penting dalam pertumbuhan
tanaman. Nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman biasanya diserap dari mineral
yang ada dalam tanah. Terdapat enam belas unsur nutrisi yang dibutuhkan
tanaman dalam pertumbuhan dan perkembangbiakannya. Unsur-unsur ini dibagi
menjadi kelompok makronutrisi yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang
cukup besar yaitu C (karbon), H (hidrogen), O (oksigen), N (nitrogen), P (fosfor),
K (kalium), Ca (kalsium), Mg (magnesium) dan S (sulfur). Dan kelompok
mikronutrisi yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah kecil yaitu Zn (seng), Mn
(mangan), Fe (besi), Cu (tembaga), B (boron), Mo (molibdenum) dan Cl (klor).
Meskipun unsur mikronutrisi dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit, jika
keberadaan salah satu unsur diantaranya berkurang akan berakibat pada
penurunan hasil panen.
Unsur Fe merupakan salah satu unsur mikronutrisi yang dibutuhkan
tanaman dalam jumlah yang relatif cukup besar yaitu sekitar 100 ppm (Epstein
dalam Marcshner, 2012). Peran unsur Fe pada pertumbuhan tanaman antara lain
produksi klorofil dan sistem transpor elektron pada kloroplas dan mitokondria
dalam protein sitokrom. Unsur Fe yang diserap oleh tanaman berada dalam bentuk
Fe(III) dan Fe(II) bergantung pada jenis tanaman. Fe(III) diserap dengan bantuan
asam sitrat sedangkan Fe(II) diserap tanaman dengan nikotianamin. Keberadaan
unsur Fe yang dapat diserap tanaman dapat berkurang bila tanah memiliki pH
yang tinggi, pH yang rendah dan pada tanah berkapur. Perubahan morfologi yang
dialami tanaman ketika kekurangan unsur Fe antara lain daun muda tanaman
menjadi kuning dan aktivitas fotosintesis tanaman menurun. Di sisi lain, kelebihan
unsur Fe pada tanaman dapat menstimulasi penyerapan cahaya matahari
berlebihan dan akhirnya dapat merusak tanaman.
Unsur mikronutrisi lain yang juga esensial bagi tanaman yaitu Cu. Epstein
(dalam Marcshner, 2012) menyebutkan bahwa konsentrasi rerata unsur Cu yang
1
2
dibutuhkan tanaman selama bertumbuh yaitu sekitar 6 ppm. Peran unsur Cu pada
tanaman yaitu (1) metabolisme makronutrisi C dan N, (2) transpor elektron pada
fotosistem I dan II, dan (3) pembentukan dinding sel. Keberadaan unsur Cu yang
dapat diserap tanaman dapat berkurang pada tanah yang mengandung jumlah
bahan organik tinggi. Perubahan morfologi yang dialami tanaman yang
kekurangan unsur Cu yaitu daun yang berbercak dan lambat tumbuh. Sebaliknya,
kelebihan penyerapan unsur Cu oleh tanaman akan menghambat pertumbuhan
akar tanaman.
Identifikasi status nutrisi tanaman dapat diamati pada morfologi daun.
Marchner (2012) menyatakan bahwa dapat terjadi interaksi antar nutrisi dalam
tanah yang dapat mempengaruhi tingkat penyerapan nutrisi lainnya pada tanaman.
McBride and Martinez (2000) dan Kumar dkk. (2009), menemukan bahwa unsur
Cu mereduksi penyerapan unsur Fe pada tanaman jagung dan gandum. Oleh
karena itu, adanya pupuk yang mampu mengemban beberapa unsur mikronutrisi
tanpa menyebabkan efek induksi negatif terhadap unsur mikronutrisi lainnya
sangat diperlukan.
Pupuk merupakan sumber nutrisi alternatif tanaman yang menjadi hal
penting dalam pertanian modern saat ini. Secara umum, pupuk dapat
diklasifikasikan menjadi pupuk organik dan pupuk kimia (anorganik). Nutrisi
dalam pupuk organik berasal dari olahan bahan alami seperti daun kering dan
kotoran hewan. Nutrisi dalam pupuk kimia berasal dari garam anorganik tertentu.
Pupuk kimia memiliki keuntungan seperti masa produksi yang cepat dan harga
yang terjangkau. Pupuk jenis ini dapat diserap tanaman lebih cepat karena
memiliki kelarutan yang tinggi. Namun kelarutannya yang tinggi seringkali
menimbulkan efek negatif pada tanaman. Pada daerah dengan curah hujan yang
rendah, nutrisi yang diemban oleh pupuk kimia akan menumpuk dalam tanah.
Nutrisi yang melimpah ini akan diserap tanaman secara berlebihan. Hal ini dapat
menimbulkan beragam efek keracunan pada tanaman bergantung unsur nutrisi
yang diserap secara berlebihan. Sedangkan penggunaan pupuk kimia di daerah
bercurah hujan tinggi menyebabkan nutrisi yang diembannya mudah terbawa
aliran air hujan. Hal ini dapat menyebabkan tanaman mengalami kekurangan
3
(defisiensi) nutrisi. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengontrol pola
pelepasan nutrisi pupuk yang diberikan pada tanaman.
Pupuk lepas lambat merupakan pupuk yang pola pelepasan nutrisinya
lebih lambat dari pupuk kimia. Kelebihannya antara lain menyediakan jumlah
nutrisi optimum untuk pertumbuhan tanaman dengan pelepasan lambat dan
bersifat ramah lingkungan terhadap air, tanah dan lingkungan. Pupuk lepas lambat
terdiri atas material pengemban dan nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman.
Material pengemban dapat menurunkan tingkat kelarutan nutrisi yang diemban
(Trenkel, 2010). Perkembangan terakhir mengenai pupuk lepas lambat telah
dilakukan oleh Wang dkk. (2013) dan Wangwang dkk. (2013) yang
memanfaatkan resin urea-formaldehida dan bentonit masing-masing sebagai
material pelepas lambat nutrisi K dan N. Selanjutnya, Bandhyopadhyay dkk.
(2014) menggunakan matriks polifosfat untuk lepas lambat mikronutrisi Zn, Fe,
Mn dan Cu. Namun, bahan resin yang digunakan kurang ekonomis sedangkan
matriks polifosfat bersifat kurang ramah lingkungan.
Alginat merupakan suatu polimer alam yang dapat diisolasi dari alga
coklat dan bakteri. Alginat memiliki kapasitas adsorpsi kation yang sangat baik,
biokompatibilitas tinggi dan tidak membutuhkan prosedur tambahan sebelum
dimanfaatkan lebih lanjut. Beberapa kelebihan ini membuat alginat banyak
dimanfaatkan dalam bidang medis dan sistem penghantaran obat. Namun, polimer
alginat mudah mengalami kerusakan pada pH rendah yang menyebabkan kation
yang diikat mudah lepas. Oleh karena itu, alginat dapat dimanfaatkan sebagai
material pengemban pada pupuk lepas lambat dengan cara dipadukan dengan
material lain yang tahan terhadap kondisi tersebut.
Bentonit merupakan material lempung yang memiliki kapasitas penukar
kation yang cukup baik. Liu dkk (2016) mengungkapkan bahwa bentonit memiliki
kapasitas retensi logam seperti Pb, Cu dan Zn dalam konsentrasi tinggi dalam
tanah yang cukup baik dibandingkan dengan kaolin. Selain itu, bentonit juga
bersifat ramah lingkungan dan bernilai ekonomis tinggi.
Komposit alginat/bentonit telah diterapkan di beberapa bidang seperti
adsorben zat warna kristal violet (Oladipo and Gazi, 2014) dan adsorben metilen
4
biru (Benhouria dkk., 2015). Sedangkan di bidang pertanian, komposit ini
dimanfaatkan sebagai herbisida lepas terkendali (Céspedez dkk., 2013) dan pupuk
lepas lambat mikroba (He dkk., 2015). Sifat pelepasan lambat herbisida dan
mikroba yang baik dari komposit bentukan alginat/bentonit ditentukan oleh
kandungan bentonit yang tinggi. Tetapi, pemanfaatan komposit alginat/bentonit
sebagai sistem lepas lambat mikronutrisi belum banyak diteliti.
Penelitian ini difokuskan pada sintesis komposit lepas lambat Fe(III) dan
Cu(II) dengan material pengemban alginat dan bentonit. Komposit yang dibuat
diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai pupuk lepas lambat Fe dan Cu yang larut
pada asam sitrat. Sifat lepas lambat komposit alginat/bentonit-Fe(III)-Cu(II) diuji
dalam asam sitrat. Pengujian sifat lepas lambat ion Fe(III) dan ion Cu(II)
dilakukan pada komposit dengan rasio berat dominan alginat dan komposit
dengan rasio berat dominan bentonit.
I.2
Tujuan Penelitian
a. Preparasi dan karakterisasi komposit alginat/bentonit-Fe(III)-Cu(II) dengan
konsentrasi awal Cu(II) bervariasi.
b. Mempelajari pengaruh kenaikan konsentrasi Cu(II) terhadap jumlah Fe(III)
dan Cu(II) yang terikat pada komposit alginat/bentonit-Fe(III)-Cu(II).
c. Mempelajari pengaruh kenaikan konsentrasi Cu(II) terhadap laju pelepasan
Fe(III) dan Cu(II) pada komposit alginat/bentonit-Fe(III)-Cu(II).
I.3
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi baru mengenai:
a.
Pemanfaatan material alginat dan bentonit yang mengemban dua logam
sebagai pupuk lepas lambat multi mikronutrisi.
b.
Pemanfaatan komposit alginat/bentonit sebagai pupuk lepas lambat pada
tanaman padi