1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Tanah

BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Tanah merupakan media tanam yang di dalamnya terkandung berbagai
unsur yang diperlukan tanaman untuk bertumbuh. Tanah adalah ekosistem yang
dinamis yang mendukung keaneragaman kehidupan. Tantangannya adalah
bagaimana pengelolaan tanah dilakukan tanpa terjadinya degradasi terhadap tanah
dan lingkungan di sekitarnya (El-ramady dkk., 2014). Tanaman menyerap nutrisi
dari akar untuk bertahan hidup. Nutrisi yang diperlukan berasal dari tanah dan
penambahan pupuk (Schmidt, 1914).
Nutrisi atau unsur-unsur penting yang diperlukan dalam jumlah besar adalah
nitrogen (N), sulfur (S), posfor (P), kalium (K), dan magnesium (Mg). Mikronutrisi
seperti besi (Fe), mangan (Mn), boron (B), tembaga (Cu) diperlukan tetapi dalam
jumlah yang sangat kecil. Akan tetapi beberapa nutrien mengalami pengendapan
membentuk kompleks dengan ion lain, dipengaruhi pH, serta di pengaruhi oleh
struktur tanah (Kemas, 2009).
Kalium (K) merupakan unsur hara yang paling banyak diserap pada
tanaman seperti tembakau, padi, dan jagung. Pada tanaman jagung, pemupukan
dengan pupuk K sangat bermanfaat karena dapat berperan untuk mentolerir tingkat
stres air pada tanaman (Premachandra dkk., 1993). Kalium diserap sebagai ion K+
yang dihasilkan dari pelapukan mineral. Unsur ini mempunyai ukuran yang
cenderung besar dan bervalensi 1, sehingga unsur ini tidak mudah dijerap oleh
lempung atau tanah akibatnya mudah mengalami pelindian. Keadaan ini
menyebabkan ketersediaan unsur ini dalam tanah umumnya rendah dibandingkan
unsur lain, meskipun bahan induk tanah mengandung unsur ini dalam jumlah yang
tinggi. Keperluan K pada tanaman menurun dengan mendekati panen tanaman,
serta penambahan konsentrasi pemupukan K berbeda setiap harinya (Everaarts dan
Beusichem, 1998). Oleh karena itu, Kalium yang digunakan sebagai pupuk harus
di khelat terlebih dahulu dengan suatu polimer organik untuk meningkatkan
efisiensi pemupukan terhadap tanaman (Kemas, 2009).
1
2
Logam transisi berperan sangat luas dalam proses biokimia. Beberapa reaksi
enzimatis protein dalam tanaman melibatkan logam ini (Krämer dkk., 2007).
Konsentrasi logam transisi di dalam jaringan tanaman sangat beragam, Besi (Fe)
merupakan yang paling banyak, yaitu sekitar ~100 mg (Merchant, 2010). Secara
kimia, Fe mempunyai dua keadaan oksidasi yaitu Fe3+ dan Fe2+. Aktivitas reduksi
Fe3+ menjadi Fe2+ berjalan sangat cepat pada kondisi tergenang air. Pada keadaan
ini tanaman (khususnya padi) dapat mengalami keracunan Fe2+ karena banyaknya
besi yang terserap oleh akar. Kegagalan petani dapat mencapai 15 sampai 30 persen,
bahkan bisa mengalami gagal panen (Becker dan Folkard, 2005). Defisiensi akan
nutrien ini tergolong masalah yang kurang diperhatikan. Padahal 1 dari 3 lahan yang
ada di permukaan bumi tergolong defisiensi akan nutrien ini (David dkk., 1996).
Kekurangan nutrien pada tanaman biasanya diatasi dengan penambahan
pupuk. Penggunaan pupuk kimia pada tanaman akan meningkatkan hasil panen
secara signifikan (Ryan dkk., 2012). Dewasa ini telah dikembangkan pupuk lepas
lambat. Menurut The Association of American Plant Food Control Officials
(AAPFCO) pupuk lepas lambat merupakan pupuk yang mampu menunda
ketersediaan nutrisi tanaman selama proses penyerapan tanaman, serta mampu
bertahan lebih lama dibandingkan dengan pupuk kimia yang sudah ada (Trankle,
2010).
Material zeolit merupakan rangkaian kerangka kristalin aluminosilikat yang
tersusun atas tetrahedral SiO44- dan AlO45- melalui jembatan oksigen (Arryanto,
2000). Zeolit telah dimanfaatkan dalam pertanian sejak tahun 1960 karena sifat
kristanilitas mikroporinya untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman, kapasitas
pertukaran kation (KTK), serta sifatnya sebagai pupuk pelepas lambat. Zeolit
merupakan kristalin aluminosilikat mineral unsur alkali dan alkali tanah dengan
kemampuan molecular sieve di dalam channel jaringan terbukanya (Jakula, 2005).
Kerangka zeolit tersusun atas rongga besar dan kecil. Rongga besar, ukuran dan
bentuknya yang khas disebut sebagai sangkar alpha. Rongga kecil yang bentuknya
juga khas disebut sangkar beta. Zeolit banyak dipakai sebagai support atau host
material karena kestabilan termalnya yang tinggi, strukturnya tertentu, memiliki
luas permukaan yang besar dan selektif terhadap ukuran bentuk.
3
Klinoptilolite, adalah mineral yang kandungannya paling tinggi pada zeolit
alam. Klinoptilolite merupakan anggota grup dari heulandite zeoit alam dan
isostruktural dengan zeolit heulandite (Ackley dan Yang, 1991). Selain itu, zeolit
alam dapat meningkatkan sifat fisik tanah dan dapat menghilangkan kontaminan
yang ada dalam tanah (Rehakova dkk., 2004). Meskipun begitu, harus dilakukan
modifikasi dan kajian lebih lanjut untuk mendapatkan pupuk lepas lambat yang
sesuai untuk tanaman.
Alginat merupakan kopolimer biner tidak bercabang dengan dasar ikatan (14) β-D-Asam Mannuronat dan α-L-Asam Guluronat (Draget, 2006). Alginat telah
banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Dalam bidang industri, alginat
dimanfaatkan sebagai stabiliser, pengental makanan, serta aplikasinya dalam
bidang farmasi (Ren, 2008). Alginat sendiri juga dimanfaatkan dalam bidang
biomedical sain dan jaringan karena sifatnya yang biokompatibel dan sangat mudah
membentuk gel (Lee dan Mooney, 2012).
Lee dan Mooney (2012) melaporkan alginat mampu berinteraksi dengan
beberapa ion multivalen dengan interaksi tertentu. Kemampuan ini biasa dikenal
sebagai teknik imobilisasi ion. Mikrokapsulasi alginat dengan logam divalen terjadi
secara interaksi silang. Stabilitas dan kekuatan gel dengan logam divalen
dipengaruhi oleh jumlah gugus mannuronat dan gugus guluronat (MØcrh, dkk.,
2006).
Kemampuan ini dapat digunakan untuk melindungi nutrien yang
dibutuhkan oleh tanaman. Seperti diketahui sebelumnya, berbagai masalah
kebutuhan nutrien tanaman menjadi sulit untuk dikendalikan. Oleh karena itu,
dengan adanya kemampuan alginat yang mampu melindungi nutrien yang
dibutuhkan tanaman diharapkan mampu mengatasi masalah tersebut.
Kombinasi kedua polimer tersebut dapat dimanfaatkan sebagai material
pelepas lambat. Baik zeolit ataupun alginat keduanya mempunyai sifat yang bisa
digunakan sebagai material pelepas lambat. Kombinasi kedua material ini biasa
dikenal sebagai komposit. Komposit merupakan material yang terbentuk dari
kombinasi dua atau lebih material untuk menghasilkan material dengan sifat yang
lebih baik daripada material individunya saja (Campbell, 2010).
4
Sintesis komposit bertujuan untuk memperoleh material baru yang sifat
dasar dari masing-masing penyusun komposit masih tetap ada. Sifat dasar dari
material penyusun sangat penting karena sifat inilah yang nantinya akan berperan
sebagai pupuk lepas lambat. Kombinasi dari alginat dan zeolit diharapkan akan
mampu menciptakan material baru yang sesuai dengan karakter pupuk lepas lambat
yang diperlukan tanaman. Material yang disintesis merupakan material yang dapat
berperan sebagai pupuk pelepas lambat Fe dan K. Kombinasi ini diharapkan dapat
berperan sebagai pupuk lepas lambat mikro dan makro sesuai kebutuhan tanaman.
Berdasarkan berbagai masalah kebutuhan nutrien oleh tanaman, maka
diperlukan suatu pupuk sebagai agen penambah nutrien yang mampu mengontrol
pelepasan nutrien sesuai kebutuhan tanaman. Proses pelepasan nutrien juga tidak
boleh sembarangan. Diperlukan suatu kajian mengenai kinetika pelepasan nutrien
oleh kombinasi kedua material tersebut. Oleh karena itu, penelitian ini akan
mengkaji mengenai kinetika pelepasan Fe dan K di dalam komposit tersebut.
I.2
Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah:
1. Mempelajari pengaruh konsentrasi K terhadap adsorpsi Fe dalam material
komposit alginat/zeolit/Fe/K.
2. Mempelajari kinetika lepas lambat Fe dan K dari komposit alginat/zeolit/Fe/K
dalam media asam sitrat.
3. Mempelajari pengaruh konsentrasi K terhadap kinetika pelepasan Fe dalam
material komposit alginat/zeolit/Fe/K.
I.3
Manfaat Penelitian
Manfaat penulisan penelitian ini adalah untuk memberikan informasi
mengenai sintesis komposit alginat-zeolit sebagai material pupuk lepas lambat,
serta mengetahui proses kinetika pelepasan K dan Fe yang dalam material komposit
alginat-zeolit.