4 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Karakteristik Abu Vulkanik Kelud

4
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Karakteristik Abu Vulkanik Kelud
Gunung Kelud memiliki bentuk strato dan diklasifikasikan sebagai gunung
api aktif tipe A bersifat freato magmatik sampai magmatik. Interaksi antara batuan
andesit dengan air yang bersifat asam diduga menghasilkan sumber ion yang
terdiri atas Na, K, Ca, Mg, Fe, Al termasuk unsur-unsur jejak seperti Zn, Li, As,
Rb, Cr, Pb, Ti,Ni, Cu, Ce, dan Be (Kadarsetia et al. 2006). Apabila terjadi erupsi,
maka erupsi Gunung Kelud bersifat eksplosif. Berdasarkan petrografisnya, batuan
vulkanik Kelud dapat diklasifikasikan sebagai batuan calc-alkaline dan
berkembang dari K basalt medium ke K andesit medium (SiO2 = 49% hingga
61%). Oleh karena itu, material hasil erupsi Gunung Kelud diduga mengandung
banyak unsur hara kalsium yang dapat memberi manfaat positif bagi bidang
pertanian (Brotopuspito dan Wahyudi 2007).
Abu vulkanik Kelud itu lebih halus ukurannya dibanding abu vulkanik
Merapi. Abu vulkanik Kelud memiliki partikel halus seperti lempung
atau klei dengan diameter di bawah 0.002 milimeter. Abu yang ukurannya lebih
halus ini lebih mudah untuk mengikat air. Waktu yang dibutuhkan untuk
pengolahannya menjadi pupuk tanaman, dan bahan untuk memperbaiki sifat
tanahpun akan lebih singkat. Abu vulkanik Kelud ini memiliki kelebihan bisa
memperbaiki sifat tanah dan mengikat air sehingga lebih lembap atau bisa
meningkatkan daya adhesi tanah. Abu vulkanik Kelud bisa dimanfaatkan untuk
menyuburkan tanah dan pertanian karena mengandung unsur-unsur amelioran
tanah seperti Fe (besi), Mn (mangan), Si (silikat), Al (aluminium), Ca (kalsium),
K (kalium), dan P (fosfor) (Budiyanto 2014).
Kandungan unsur yang paling umum pada abu vulkanik adalah sulfat,
klorida, natrium, kalsium, kalium, magnesium, dan fluorid. Ada juga unsur lain,
seperti seng, kadmium, dan timah tapi dalam konsentrasi yang lebih rendah
(Dinas Kesehatan Bantul 2014). Karakteristik abu vulkanik yang terdapat pada
gunung berapi memiliki kandungan P dalam abu vulkan berkisar antara rendah
sampai tinggi (8-232 ppm P2O5). KTK (1.77-7.10 me/100g) dan kandungan Mg
4
5
(0.13-2.40 me/100g), yang tergolong rendah, namun kadar Ca cukup tinggi (2.1315.47 me/100g). Sulfur (2-160 ppm), kandungan logam berat Fe (13-57 ppm), Mn
(1.5-6.8 ppm), Pb (0.1-0.5 ppm) dan Cd cukup rendah (0.01-0.03 ppm) (Sudaryo
dan Sucipto 2009).
Penambahan abu vulkanik Kelud dan pupuk kandang meningkatkan
ketersediaan dan serapan magnesium oleh jagung dan kadar klorofil daun jagung.
Pengaruh interaksi keduanya terhadap variabel yang diamati tidak nyata. Hal ini
menunjukkan bahwa abu vulkanik dan pupuk kandang memberikan pengaruh
yang berbeda dalam meningkatkan ketersediaan dan serapan magnesium serta
kadar klorofil. Ada hubungan antara ketersediaan magnesium dan kadar klorofil
daun jagung (Suntoro et al. 2014)
Peran teknologi dan hasil-hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap
lahan pertanian terkait erupsi Gunung Sinabung telah banyak dilakukan. Hasil
penelitian terkiat pemberian abu vulkanik Sinabung dan pupuk kandang ayam
pada tanaman kedelai menunjukkan bahwa keberadaan abu vulkanik Sinabung
berpengaruh nyata terhadap diameter batang, jumlah polong isi, jumlah biji per
tanaman, produksi tanaman, dan bobot 100 biji. Pupuk kandang ayam yang
ditambahkan bersama dengan abu vulkanik memberikan pengaruh nyata terhadap
diameter batang, jumlah polong berisi, jumlah biji per tanaman, bobot biji
pertanaman, produksi tanaman dan bobot 100 biji. Interaksi abu vulkanik
Sinabung berpengaruh nyata terhadap diameter batang, jumlah polong isi, jumlah
biji per tanaman, produksi tanaman, dan bobot 100 biji (Marko et al. 2015).
Abu vulkanik Merapi memiliki tekstur yang didominasi partikel pasir
sebesar 70% dan memiliki pH H2O sebesar 7.6 dengan besarnya KTK yaitu 10.57
cmol/kg. Kandungan unsur Ca pada abu vulaknik Merapi tinggi yaitu sebesar 442
mg/kg dan unsur Mg sebesar 152 mg/kg. Menurut penelitian tentang pengaruh
kombinasi abu vulkanik Merapi, pupuk organik dan tanah mineral terhadap
tanaman jagung maka hasil penelitian menunjukkan bahwa berbagai kombinasi
media tanam yang terdiri dari abu vulkanik Merapi, pupuk kandang sapi dan tanah
mineral memberikan pengaruh yang nyata terhadap kandungan C-organik, asam
6
humat-fulfat,
bobot
isi
dan
bobot
kering
puus
tanaman
jagung
(Nurlaeny et al. 2012).
B. Pupuk Kandang
Pupuk kandang sebagai salah satu pupuk organik mengandung unsur hara
yang cukup lengkap yang meliputi nitrogen (N), fosfor (P) dan kalium (K) yang
merupakan unsur hara makro primer dan unsur hara makro sekunder seperti
kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan sulfur (S). Selain itu, pupuk kandang juga
mengandung unsur hara mikro dan juga mengandung bakteri simbion yang
berasal dari saluran pencernaan hewan. Penambahan pupuk organik dapat
menambah tersedianya unsur hara bagi tanaman untuk diserap dari dalam tanah.
Pupuk kandang membawa pengaruh positif terhadap perbaikan sifat fisik, kimia
dan biologis tanah (Priyono dan Sarwono 2015).
Penambahan bahan organik yang berasal dari kotoran hewan, selain
menambah bahan organik tanah juga memberikan kontribusi terhadap
ketersediaan hara serta mengefiensienkan penggunaan pupuk anorganik. Bahan
organik dari jenis kotoran hewan (pupuk kandang) umumnya mudah terurai
karena C/N rasio yang rendah. Selain itu, penggunaan bahan organik (pupuk
kandang) secara ekonomis murah, mudah diperoleh dan tanpa pendekatan
teknologi
yang
tinggi
sehingga
relatif
mudah
dijangkau
oleh
petani
(Rachman et al. 2008).
Kadar unsur hara pupuk kandang sapi setelah dikomposkan meningkat
dibandingkan dengan pupuk kandang sapi yang masih segar. Pupuk kandang sapi
yang masih segar memiliki kadar N sebesar 0.5%; P sebesar 0.3%; K sebesar
0.5%; Ca sebesar 0.3%; dan Mg sebesar 0.1%. Pupuk kandang sapi yang telah
dikomposkan memiliki kadar N, P, K, Ca, Mg masing-masing 2%; 1.5%; 2.2%;
2.9%; dan 0.7% (Hartatik dan Widowati 2010).
Penambahan pupuk kandang sapi 15 ton per hektar menghasilkan
pertumbuhan vegetatif dan komponen produksi kedelai yang tinggi. Aplikasi
pupuk kandang sapi nyata meningkatkan kandungan hara kalium daun dan
serapan total hara nitrogen dan kalium tanaman (P<0.05). Penambahan pupuk
kandang sapi meningkatkan jumlah polong per tanaman dan bobot kering
7
brangkasan panen per tanaman masing-masing hingga 26.7 dan 57.9%
dibandingkan tanpa pupuk (P<0.01). Penambahan pupuk kandang sapi
menghasilkan pertumbuhan dan serapan hara tanaman kedelai yang lebih baik
dibandingkan tanpa pupuk (Sudarsono et al. 2013).
Penggunaan pupuk organik menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap
penurunan berat isi dan peningkatan porositas tanah. Namun, penggunaan pupuk
organik tidak memberikan pengaruh nyata
terhadap kemantapan agregat.
Perbaikan sifat fisik tanah akibat penambahan pupuk organik berpengaruh nyata
terhadap perakaran tanaman. Selain itu, bakteri yang terdapat dalam pupuk
organik mampu bersimbiosis dengan sistem perakaran tanaman khususnya
membantu proses tersedianya dan proses penyerapan unsur hara oleh tanaman
(Prasetyo et al. 2014).
Pemberian pupuk kandang sapi pada pertanaman jagung manis
berpengaruh nyata terhadap peningkatan kualitas tanah meliputi; pH tanah, Corganik, KTK, P-total tanah dan ketersediaan kalium. Hasil terbaik diperoleh
dengan pemberian pupuk kandang sapi sebesar 15 ton/ha. Pemberian pupuk
kandang sapi pada tanaman jagung manis juga berpengaruh nyata terhadap berat
kering tanaman, berat tongkol per tanaman dan berat tongkol per hektar tanaman
jagung manis dimana hasil terbaik diperoleh dengan pemberian pupuk kandang
sapi dengan dosis 10 ton/ha (Ariyanto 2011).
C. Karakteristik Tanah Alfisol
pH tanah Alfisol tergolong rendah yaitu < 5.0 dimana pengaruh
kemasaman lebih dominan. Kehadiran molekul karbonat bebas yang utamanya
adalah kalsium dan magnesium akan mempertahankan pH dalam kisaran 7.l5-8.0
yang mana berada di atas kelarutan sebagian besar mineral-mineral primer
(Lopulisa 2004). Bahan organik yang terdapat pada permukaan tanah Alfisol akan
tercampur dengan bahan-bahan mineral dengan bantuan cacing atau hewan-hewan
lain pada kedalaman 2-10 cm, sehingga terbentuk lapisan mull (horizon A1). Jenis
tanah Alfisol memiliki lapisan solum tanah yang cukup tebal yaitu antara 90-200
cm, tetapi tanah ini memiliki batas antar horizon tidak begitu jelas. Tanah Alfisol
memiliki warna tanah coklat sampai merah. Tanah ini memiliki tekstur yang
8
bervariasi dari loam sampai klei, dengan struktur gumpal bersudut. Kandungan
unsur hara tanaman seperti N, P, K dan Ca umumnya rendah dan reaksi tanahnya
(pH) sangat tinggi (Sarief 1985).
Tanah Alfisol merupakan salah satu jenis tanah yang sering dimanfaatkan
dalam budidaya pertanian komoditas serealia. Permasalahan pada tanah Alfisol
yaitu jika pengolahannya dilakukan secara intensif dapat menimbulkan penurunan
bahan organik pada lapisan atas tanah dan sifat fisik tanah (Agungkiswantoro et
al. 2013). Lebih lanjut Tan (2000) mengemukakan bahwa tanah-tanah Alfisol
yang telah mengalami erosi, kurang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman.
Hal ini disebabkan horison argilik akan terekspos ke luar menjadi lapisan atas,
lapisan ini dapat menghambat pertumbuhan tanaman, terutama pertumbuhan akar.
Lahan kering tanah Alfisol sangat potensial untuk pengembangan
budidaya tanaman kacang tanah. Tanah Alfisol mempunyai keunggulan yaitu sifat
fisika yang relatif bagus, tetapi tanah Alfisol umumnya miskin hara tanaman baik
yang makro maupun mikro dan hanya kaya akan hara Ca dan Mg. Produksi
kacang tanah di tanah Alfisol rata-rata masih dibawah 1 ton polong kering/ha,
sedangkan potensinya dapat mencapai lebih dari 4 ton/ha.
Rendahnya hasil
diduga sebagai akibat rendahnya kadar humus dalam tanah, miskin hara N, P, K,
S dan hara mikro serta terlalu tingginya kadar Ca dalam tanah. Hara K merupakan
hara yang paling banyak diserap tanaman kacang tanah setelah hara N. Tanaman
kacang tanah agar memperoleh hasil yang optimal salah satu syarat yang harus
dipenuhi adalah adanya keseimbangan antara K : Ca : Mg dalam tanah (Ispiandi
dan Abdul 2004).
Tanah Alfisol memiliki tingkat kemasaman yang tergolong tinggi,
kapasitas penyanggaan pH lemah, kandungan Al-dd dan kejenuhan Al tinggi,
KTK rendah, kahat unsur hara N, K, Ca, Mg dan P (Ismangil 2005). Kemasaman
yang tinggi, kekahatan kation basa dan KTK yang rendah tersebut merupakan
pembatas utama bagi pengelolaan tanah Alfisol. Permasalahan tanah merah
terletak pada ketersediaan unsur hara yang relatif rendah dan keracunan Al dan
Mn (Tan 2000).
9
Tanah-tanah Alfisol di Jawa Tengah dan Jawa Timur memiliki pH tanah
bereaksi dari masam hingga netral dengan kandungan C-organik yang rendah, Ptersedia dari rendah hingga sedang, K-dd dari rendah hingga tinggi, Ca-dd dari
sedang hingga sangat tinggi, Mg-dd dari sedang hingga tinggi. KTK tanah ini
bervariasi mulai dari sedang hingga sangat tinggi dan unsur mikro seperti Fe dan
Zn yang tinggi (Wijanarko et al. 2007). Pengelolaan tanah mineral masam seperti
tanah Alfisol sangat ditentukan oleh jumlah bahan organik. Oleh karena itu, fokus
utamanya adalah menjaga kadar bahan organik dalam tanah dan sedapat mungkin
berusaha untuk meningkatkan jumlahnya dengan pemberian ekstrak organik
(Darman 2008).
D. Peran Kalsium pada Tanaman
Kalsium (Ca) memiliki diameter ion 9.9 x 10-9. Pergerakan ion Ca pada
permukaan akar tanaman yaitu melalui aliran massa, melalui jalur transpirasi oleh
intersepsi akar atau melalui jalur difusi. Ketersediaan Ca pada tanaman
dipengaruhi oleh sifat kimia maupun fisika tanah. Kalsium (Ca) memiliki
mobilitas yang tergolong rendah dalam organ tanaman, sehingga konsentrasi kritis
dapat sangat beragam dengan kondisi yang menghasilkan defisiensi dan tidak
begitu mempunyai hubungan dengan kebutuhan fungsional (Basuki 2007).
Kalsium tersedia dalam tanah memiliki range < 25 mg.kg-1 sampai
>5000 g.kg-1. Konsentrasi kalsium tersedia yang rendah biasanya terdapat pada
tanah-tanah yang mempunyai KTK rendah, pH rendah dan pada tanah daerah
lembab (humid). Kalsium diserap tanaman sebagai ion Ca2+ dari larutan tanah.
Keseimbangan secara cepat terjadi antara kalsium tersedia dan larutan Ca2+.
Faktor-faktor yang mempengaruhi ketersediaan Ca bagi tanaman dipengaruhi oleh
persentasi kejenuhan Ca pada koloid tanah, pasokan Ca total, kosentrasi ion H,
konsentrasi Ca dalam larutan tanah dan adanya ion-ion beracun seperti Al dan Mn
(Kamprath dan Foy 1997).
Unsur kalsium diperlukan oleh tanaman dalam jumlah yang relatif
banyak. Kalsium banyak terdapat dalam daun tanaman dan sering mengendap
dalam bentuk kristal kalsium oksalat. Presentase kalsium dalam sel terdapat pada
dinding sel (apoplast). Pada tanaman dikotil yang memiliki kapasitas pertukaran
10
kation tinggi dan terutama pada waktu kandungan Ca2+ rendah, maka lebih dari
50% dari Ca2+ terdapat dalam bentuk pektat. Umur tanaman itu sendiri
berpengaruh terhadap kandungan kalsium. Makin tua umur tanaman, makin tinggi
kandungan Ca yang terdapat pada organ tanaman tersebut. Biji tanaman memiliki
kandungan Ca yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan Ca yang terkandung
pada akar tanaman (Rosmarkam dan Yuwono 2002).
Kalsium memiliki peranan yang erat dalam pertumbuhan apikal dan
pembentukan bunga. Selain itu, kalsium juga memiliki fungsi dalam pembelahan
sel, pengaturan permeabilitas sel serta pengaturan turgiditas sel bersama dengan
unsur K, perkecambahan biji, perkembangan benang sari dan perkembangan bintil
akar serta membantu menetralkan asam- asam organik yang bersifat meracuni.
Peranan lain unsur
kalsium bagi tanaman adalah sebagai pembawa (charge
carrier) dalam reaksi reduksi-oksidasi (redoks), merupakan bagian dari komponen
semua dinding sel (struktur dan permeabilitas sel). Hal ini juga meliputi
pemanjangan dan pembelahan sel khususnya akar, sebagai regulator ion dalam
translokasi karbohidrat melalui pengaruhnya pada sel dan dinding sel serta
kalsium merupakan bagian dari senyawa struktur tertentu seperti kalsium oksalat,
kalsium pektat, dan lain-lain (Bennet 1993).
Kandungan Ca tersedia tanah yang rendah dan pH tanah yang masam
akan menyebabkan kandungan Ca jaringan tanaman kacang tanah tidak berbeda
nyata terhadap pemberian perlakuan pengolahan tanah, pupuk kandang kambing
dan pupuk N (Sarsini 2008). Kosentrasi Ca jaringan yang rendah disebabkan
karena pH disekitar perakaran yang tinggi dan konsentrasi Ca sekitar perakaran
tinggi (Zhang et al. 2015). Tingginya pH dan konsentrasi Ca di zona akar secara
signifikan juga akaan mengurangi pertumbuhan, fotosintesis, laju transpirasi dan
kadar klorofil tanaman. Tanah yang memiliki pH tinggi atau basa cenderung
memiliki kadar Ca tanah yang tinggi demikian juga sebaliknya. Kandungan Ca
jaringan dipengaruhi oleh kandungan Ca tersedia tanah dimana kandungan Ca
tersedia tanah rendah akan menyebabkan Ca jaringan tanaman yang rendah
(Rosmarkam dan Yuwono 2002).
11
Konsentrasi Ca2+ dapat menurun akibat adanya pengendapan asam
sehingga dapat memperngaruhi hasil panen secara langsung (Berker dan Pilbeam
2007). Pada fase pembentukan dan pengisian biji, tanaman kacang tanah
memerlukan air dan kalsium (Ca). Tanaman yang mengalami kahat air dan Ca
pada fase tersebut akan menghasilkan sedikit polong isi dengan biji keriput
(Kasno 2010). Defisiensi unsur Ca menyebabkan terhambatnya pertumbuhan
sistem perakaran, selain akar berkurang jumlahnya fugsi akar dalam menyerap air
dan mineral pun menjadi terhambat. Kalsium merupakan unsur yang bersifat
mobil, pengambilan dan transport terjadi secara pasif. Ca banyak terserap pada
tempat-tempat pertukaran ruang bebas yang memungkinkan menjadi faktor
pembatas dalam pengiriman Ca ke organ tanaman lain (Gardner et al. 1985).
E. Tanaman Kacang Tanah
Kacang tanah (Arachis hypogaea L) merupakan tanaman tingkat tinggi
sehingga masuk dalam kingdom Plantae. Selajutnya memiliki super devisi
Spermathophyta (menghasilkan biji) dengan divisi Magnoliophyta (tumbuhan
berbunga). Termasuk dalam tanaman yang bijinya berkeping dua sehingga masuk
ke dalam kelas Magnoliopsida. Tanaman kacang tanah termasuk kedalam ordo
Fabales dari keluarga Fabaceae (suku polong-polongan) (Pajow et al. 2006).
Sebagian besar produksi tanaman kacang tanah di dunia tumbuh sebagian besar di
bawah kondisi tadah hujan di mana curah hujan yang tidak diperkirakan dan tidak
cukup atau kekeringan serius mempengaruhi produksi tanaman kacang tanah
(Dinh et al. 2014).
Tanaman kacang tanah mengalami 2 fase pertumbuhan yaitu fase
vegetatif dan fase reproduktif. Fase vegetatif terutama terjadi pada perkembangan
akar, daun dan batang baru. Fase vegetatif pada tanaman kacang tanah dimulai
sejak perkecambahan hingga awal pembungaan, yang berkisar antara 26 hingga
31 hari setelah tanam, dan selebihnya adalah fase reproduktif. Fase vegetatif
tersebut dibagi menjadi 3 stadia, yaitu perkecambahan, pembukaan kotiledon, dan
perkembangan daun bertangkai empat (tetrafoliate). Daun tanaman kacang tanah
muncul dari buku pada batang utama atau cabang (Trustinah 1993). Fase
reproduktif terjadi pada pembentukan dan perkembangan kuncup- kuncup bunga,
12
buah dan biji atau pada pembesaran dan pendewasaan strutur penyimpanan
makanan, akar -akar dan batang (Suketi 2010). Penandaan fase reproduktif
didasarkan atas adanya bunga, buah dan biji. Menurut Boote (1982), fase
reproduktif tanaman kacang tanah menjadi delapan stadia, yaitu mulai berbunga
(R1) pada 27- 37 hari setelah tanam (HST), pembentukan ginofor (R2) pada 3236 HST, pembentukan polong (R3) pada 40- 45 HST, polong penuh/maksimum
(R4) pada 44- 52 HST, pembentukan biji (R5) pada 52- 57 HST, biji penuh (R6)
pada 60- 68 HST, biji mulai masak (R7) pada 68- 75 HST, dan masak panen (R8)
pada 80-100 HST.
Sifat kimiawi tanah yang sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dari
tanaman kacang tanah adalah ketersediaan P, Cadd, dan Kdd (Wijanarko et al.
2012). Tanaman kacang tanah menghendaki persyaratan tumbuh sebagai berikut:
kedalaman efektif solum tanah > 75 cm, konsisten gembur/ lembab, tekstur pasir
berlumpur sampai liat. pH tanah berkisar antara 4.0-8.5 dan optimum 6.0-8.0
(Pajow et al. 2006). Pada tanah yang memiliki pH rendah yaitu kisaran pH
4.15−5.1 dan tergolong masam, namun memiliki kejenuhan Al berkisar dari
rendah hingga tinggi galur kacang tanah masih dapat tumbuh dengan baik, namun
hasil polong berbeda pada setiap lokasi dan musim (Kasno dan Trusinah 2012).
Curah hujan yang sesuai untuk tanaman kacang tanah antara 800-1.300
mm/tahun. Temperatur yang sesuai bagi pertumbuhan tanaman kacang tanah
sekitar 280–320C. Bila suhu dibawah 100C menyebabkan pertumbuhan tanaman
sedikit terhambat, bahkan jadi kerdil dikarenakan pertumbuhan bunga yang
kurang sempurna. Kelembaban udara untuk tanaman kacang tanah berkisar antara
65-75%. Penyinaran sinar matahari secara penuh amat dibutuhkan bagi tanaman
kacang tanah, terutama kesuburan daun dan perkembangan besarnya kacang
(BAPPENAS 2000).
Tanaman kacang tanah dengan penambahan pupuk kandang 10 ton/ha
meningkatkan status kesuburan tanah sehingga dapat dijadikan alternatif
rehabilitasi lahan secara vegetatif pada lahan kering terkena erupsi Merapi.
Tanaman kacang tanah yang dipupuk kandang 10 ton/ha tumbuh baik dan
menghasilkan biomass 6.52 ton/ha dan produktivitas 0.7 ton/ha, lebih baik
13
dibandingkan dengan perlakuan tanpa pupuk kandang yang hanya menghasilkan
0.5 ton/ha (Srihartanto et al. 2012).
Jarak tanam secara umum memberikan pengaruh yang nyata terhadap
pertumbuhan vegetatif tanaman kacang tanah seperti tinggi tanaman dan jumlah
cabang serta berpengaruh nyata terhadap peubah produksi. Dosis kotoran ayam
juga berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan vegetatif dan produksi tanaman
kacang tanah. Pada dosis 7.5 ton/ha, kotoran ayam memberikan pengaruh yang
nyata terhadap tinggi tanaman, jumlah cabang, jumlah daun, bobot polong bernas
per tanaman dan bobot biji per tanaman (Ali 2004).