Bab 1. Dasar-Dasar Kesuburan Tanah
advertisement
Bab 1. Dasar-Dasar Kesuburan Tanah
Permukaan bumi atau biosfer merupakan tempat kehidupan
makhluk (manusia, hewan, dan tanaman). Secara geologis, biosfer
terdiri dari komponen-komponen yang menyediakan tempat,
makanan, minuman, dan udara; komponen-komponen utama
kehidupan. Sinar matahari, termasuk komponen tersebut, bersamasama udara berada dalam jumlah tidak terbatas.
Permukaan atas biosfer, disebut tanah, berasal dari bahan
induk batuan dan bahan organik hasil daur-ulang makhluk mati.
Tanaman merupakan makhluk primer menjadi sumber utama
kehidupan makhluk sekunder, manusia dan hewan. Bagi tanaman,
tanah berfungsi sebagai medium tumbuh akar, jangkar tempat
berpegang, dan sumber utama unsur hara dan air. Unsur hara dalam
tanah diserap tanaman melalui bantuan air. Selain pelarut, air
berfungsi sebagai media transpor hara dari tanah menuju akar dan
selanjutnya masuk ke dalam jaringan. Air merupakan bagian
penyusun tubuh dan menempati hampir 90 persen volume jaringan.
Kemampuan tanaman hidup di suatu tempat berbeda tergantung
sifat genetik dan daya adaptasi lingkungan, termasuk tanah dan air.
Sifat perilaku unsur dalam tanah dan jaringan tanaman, serta
keberadaan air sebagai media, penting dipelajari dalam kaitan
dengan status masing-masing komponen dalam upaya
meningkatkan dan mempertahankan tanaman agar hidup secara
normal berkelanjutan. Hal-hal tersebut merupakan topik utama
dalam buku ini.
1
1.1. Tanah Sebagai Medium Tumbuh
Tanah tersusun atas tiga komponen utama: padatan,
cairan, dan udara. Padatan terdiri dari bahan mineral dan organik,
menempati separuh volume. Bahan mineral yang berasal dari
hancuran batuan induk menempati sekitar 45% dan bahan organik
dari perombakan jasad mikro mati menempati 5% volume. Separuh
sisanya diisi oleh cairan dan elektrolit-elektrolit larut, serta udara
dengan volume berfluktuasi menurut banyaknya cairan tersebut.
Berdasar pada ukuran partikel, bahan mineral terbagi atas
tiga fraksi: pasir, debu, dan liat. Perbandingan bobot masa relatif
ketiga fraksi ini disebut tekstur tanah. Ukuran masing-masing fraksi
menurut USDA dan ISSS disajikan pada Tabel 1.1. Diketahui bahwa
komponen mineral tanah paling kasar berukuran 2 mm. Fraksi
lebih besar seperti kerikil atau koral tidak termasuk komponen
tanah, tetapi merupakan fraksi batuan induk. Berdasar hal tersebut,
bila kita ingin menggunakan tanah dalam penelitian maka diperlukan
ayakan berukuran 2 mm agar komponen bukan tanah dapat
dipisahkan.
Secara sederhana, tanah didominasi fraksi pasir akan
membentuk struktur lepas dan drainase baik. Akan tetapi, daya
pegang air dan hara rendah sehingga tanah miskin unsur hara dan
cenderung kekurangan air. Tanah didominasi fraksi liat mempunyai
sifat lekat dan berstruktur masif sehingga drainase jelek. Meskipun
umumnya tanah-tanah liat relatif kaya unsur hara, namun masalah
yang dihadapi adalah pengolahan berat dan memerlukan perbaikan
drainase.
2
Tabel 1.1. Klasifikasi Partikel Tanah Menurut USDA
dan ISSS*)
Fraksi
Batas Ukuran Partikel (mm)
USDA
Pasir : Sangat kasar
Debu
Liat
ISSS
2.00 - 1.00
---
Kasar
Sedang
1.00 - 0.50
0.50 - 0.25
2.00 - 0.20
---
Halus
Sangat Halus
0.25 - 0.10
0.10 - 0.05
0.20 - 0.02
---
0.05 - 0.002
<0.002
0.02 - 0.002
<0.002
*) USDA = United States Dapartement of Agriculture
ISSS = International Society of Soil Science
Fraksi debu lebih halus dari pada pasir, dengan ciri dalam
keadaan lembab tidak begitu lekat dan lebih mudah diolah namun
mudah mengalami erosi oleh air maupun angin. Bila ketiga fraksi
berada dalam keadaan relatif seimbang, maka akan terbentuk
tekstur berlempung (loamy). Tanah-tanah berlempung ideal untuk
dijadikan lahan pertanian. Di antara ketiga fraksi, liat merupakan
fraksi koloidal yang mampu mengendalikan berbagai sifat kimia
maupun fisiko-kimia tanah.
Bahan organik menyebabkan warna gelap pada lapisan tanah,
terutama pada bagian atas (top soil). Komponen ini berasal dari
perombakan sisa-sisa jasad mikro hidup yang mati. Disebut bahan
organik apabila sisa-sisa jasad mikro telah mengalami perombakan
menjadi bahan halus sukar dikenali asalnya. Sisa jasad mikro yang
belum memengalami perombakan sempurna disebut serasah atau
seresah (litter). Pemisahan menggunakan ayakan berukuran 2 mm
seperti pada fraksi mineral, berlaku pula dalam membedakan bahan
organik dari seresah. Bahan organik tanah ada yang sukar
mengalami perombakan dan ada yang mudah. Golongan pertama
3
menentukan sifat fisik tanah, sedangkan yang kedua lebih berperan
pada sifat kimia terutama dalam penyediaan hara.
Senyawa organik sukar mengalami perombakan yang paling
penting adalah humus. Bersama-sama liat, humus merupakan
komponen pengendali sistim perharaan serta air tanah. Liat dan
humus berperan sebagai kompleks jerapan (adsorption), pertukaran
(exchange), dan penyanggaan (buffer) hara dan air. Unsur hara
dalam bentuk ion yang dijerap dipermukaan liat dan humus tersedia
bagi tanaman melalui mekanisme pertukaran atau disosiasi; dan hal
yang sangat penting adalah unsur hara dapat dipertahankan dari
proses yang menyebabkan kehilangan. Humus mampu menyerap
(absorp) air sekitar lima kali bobot keringnya.
Sifat penyanggaan sama seperti kantong tempat
penyimpanan barang yang sewaktu-waktu dapat digunakan dengan
mudah. Liat dan humus sebagai penyangga, mampu menyimpan
unsur hara bila berlebihan dan segera menyediakan begitu unsur
hara berkurang, misalnya diambil tanaman atau hilang ke luar
daerah perakaran. Prinsip penyanggaan hara sangat penting dalam
ilmu kesuburan tanah dan pemupukan. Selain hara, liat dan humus
juga berfungsi sebagai penyangga pH dan air tanah.
Unsur hara tanaman tersedia dalam bentuk ion: kation atau
anion.
Ion diikat oleh
kompleks bermuatan listrik pada
permukaannya dan dilepas ke dalam cairan tanah melalui
mekanisme pertukaran ion. Air ditahan di antara lempeng liat dan
dalam molekul bahan organik. Kemampuan kompleks penyangga
untuk mempertukarkan kation atau anion dinyatakan sebagai
Kapasitas Tukar Kation (KTK) atau Kapasitas Tukar Anion (KTA); dan
jumlah kation-kation basa terjerap, dalam persen, disebut
Persentase Kejenuhan Basa (PKB). Mekanisme pertukaran ion
sangat dipengaruhi oleh reaksi tanah (pH). Dalam menafsir tingkat
kesuburan suatu tanah, maka nilai KTK, KTA, PKB, dan pH
digunakan sebagai parameter.
4
1.2. Komponen Tanah Pengendali Hara
Telah disinggung bahwa liat dan humus merupakan dua
komponen padatan aktif dalam mekanisme penyangga hara dan air.
Untuk mengerti lebih jauh, diperlukan gambaran dasar tentang
struktur dan sifat-sifatnya, akan ditinjau lebih lanjut berikut ini.
Struktur Dasar Mineral Liat
Pengertian mineral liat meliputi mineral liat primer dan
sekunder, koloid silikat, dan oksida-oksida besi dan aluminium
terhidrasi (seskuioksida). Secara garis besar mineral liat dapat
digolongkan dalam grup-grup disajikan pada Tabel 1.2.
Tabel 1.2. Penggolongan Grup Mineral Liat
(Loughnan, 1969)
Kristalin:
(a) Tipe 1:1, contoh: kaolinit, haloisit, anaukit, dikit, dan lain-lain.
(b) Tipe 2:1 (memuai), contoh: montmorilonit, beidelit,
nontronit, saponit, vermikulit, dan lain-lain.
(c) Tipe 2:2 (tidak memuai), contoh: khlorit.
Nonkristalin:
(d) Alofan
(e) Seskuioksida (Fe dan Al hidroksida): gutit, limonit, gibsit.
Mineral liat berbentuk laminar berlapis-lapis atau
berlempeng-lempeng dengan permukaan luar dan dalam sangat luas
(Gambar 1.1).
5
Pembesaran kisi kristal
++ + + + + + +
Ca2+
H+
H+
Na+
------- - - - - +
---- - - - - - - +
+ + + + + + + + + Permukaan
++ ++ + + + ++
luar
- --- - - - - - - +
---- - - - - - - +
Al3+
H+
3+
+
Al
H
H+
K+
Mg2+
K+
+
3+
H
Ca2+
Al
H+
+
K
+ + + + + + + + Permukaan
++++ + + + + ++
dalam
+
H
Na+
+
2+
H Ca
3+
Al
Gambar 1.1. Bagan Permukaan Lempeng Liat Silikat
(Brady, 1974)
Pada dasarnya lempeng liat ini terdiri atas beribu bahkan berjuta
unit struktur kristal ber-inti-kan silikon atau aluminium dalam kordinasi
tetrahedral dan oktahedral dengan oksigen atau hidroksil. Kordinasi
tersebut dikenal sebagai silikon tetrahedral dan aluminium oktahedral.
Bagan molekuler masing-masing kristal disajikan dalam Gambar 1.2.
Mineral liat tipe 1:1 tersusun atas satu lempeng silikon
tetrahedral dan satu lempeng aluminium oktahedral; tipe 2:1 dua
lempeng tetrahedral dan satu lempeng oktahedral, dan tipe 2:2 masingmasing tetrahedral dan oktahedral dua lempeng silih berganti. Tipe 1:1
disebut golongan Kaolinit dan tipe 2:1 golongan Montmorilonit. Kedua
tipe ini paling banyak dijumpai dalam tanah. Untuk tipe 2:1 yang tidak
mengembang termasuk golongan Ilit, sedang tipe 2:2 golongan khlorit.
Contoh struktur dasar kaolinit dan montmorilonit disajikan dalam
Gambar 1.3a dan b.
Mineral liat tipe 1:1 (Gb 1.3a) mempunyai kisi-kisi mantap dan
tidak mengembang; sedang tipe 2:1 (Gb 1.3b) bersifat kurang mantap
dan mengembang bila menyerap air; menyebabkan terjadi penjonjotan
(swelling) bila basah; dan pengerutan (shrinkage) bila kering. Grumusol
6
(Vertisol) merupakan contoh jenis tanah didominasi liat tipe 2:1; sangat
lekat saat hujan tetapi keras serta merekah dengan celah dalam di
permukaan saat kemarau. Karena itu jenis tanah ini sulit diolah pada
kondisi kelebihan ataupun kekurangan air, dan rekahan dapat
menyebabkan kerusakan akar tanaman. Sifat jelek lain ialah drainase
buruk sehingga seringkali menjadi kendala bagi pertumbuhan tanaman.
Tanah didominasi liat tipe 1:1 tidak menunjukkan sifat-sifat di
atas. Golongan ini berumur lanjut, masam dan miskin unsur hara.
Sebagai contoh adalah Latosol dan Podzolik (Oksisol dan Ultisol)
terdapat di daerah beriklim basah. Mineral liat tipe 2:1 mempunyai
kemampuan mengikat (retensi) unsur hara lebih besar daripada tipe 1:1;
berkaitan dengan jumlah muatan pada permukaan lempeng yang lebih
banyak. Muatan listrik permukaan lempeng liat ditinjau pada uraian
berikutnya. Perbedaan tingkat kemampuan mengikat unsur hara
menyebabkan tanah-tanah didominasi mineral liat tipe 2:1 mempunyai
tingkat kesuburan potensial relatif lebih tinggi daripada tipe 1:1. Struktur
liat berbagai tipe disajikan dalam Gambar 1.3c.
7
(www.alkherat.com/ vb/showthread.php?t=3160)
Gambar 1.2. Struktur Dasar Mineral Liat Silikat
8
(soils.missouri.edu)
Gambar 1.3a. Struktur Dasar Mineral Liat Tipe 1:1 (Kaolinit)
9
(soils.missouri.edu)
Gambar 1.3b. Struktur Dasar Mineral Liat Tipe 2:1 (Montmorilonit)
10
(soils.missouri.edu/tutorial/page8.asp)
Gambar 1.3c. Struktur Liat berbagai Tipe
http://www.keywordspy.com/organic/domain.aspx?q=soils.missouri.edu
Komponen Organik: Humus
Jasad hidup, apakah tanaman, hewan ataupun manusia, terdiri
dari komponen-komponen organik sebagai penyusun tubuh. Bila jasad
mati, komponen-komponen dirombak oleh jazad menjadi senyawa
organik sederhana. Hasil akhir adalah air, karbon-dioksida, dan unsurunsur mineral. Senyawa kimia utama penyusun tanaman meliputi
karbohidrat, lignin, dan protein. Sedang penyusun lain ialah minyak, lilin
(wax), enzim, alkaloid, dan unsur mineral. Proses perombakan sisa
tanaman oleh jazad melepas senyawa-senyawa tersebut menjadi bahan
organik tanah. Kemampuan bahan organik mengalami perombakan
berbeda-beda sehingga dapatdigolongkan menjadi senyawa ‘mudah’
dan senyawa ‘tahan’ terhadap perombakan. Senyawa yang tahan
11
mengalami perombakan antara lain humus, yang tersusun atas
poliuronida dan lignin dengan lignin sebagai senyawa utama.
Seperti liat, humus berukuran koloidal dan sangat reaktif. Humus
mampu menyerap banyak air sehingga kapasitas pengikatan air (water
holding capacity) tanah menjadi besar. Kemampuan humus menyerap
air lima kali lebih besar dari liat. Di samping itu, humus berperan dalam
pembentukan dan penentuan kemantapan agregat, sifat keremahan,
aerasi, sifat olah, dan ketahanan terhadap erosi. Senyawa protein dalam
humus berperan sebagai cadangan P, N, dan S.
Partikel humus merupakan asam-asam organik yang umumnya
bermuatan negatif, sehingga mampu menjerap kation-kation. Nilai
KTK humus kurang lebih 200 hingga 300 me/100g, jauh lebih besar
daripada liat yang hanya sekitar 100 me/100g tanah. Kation-kation basa
K, Ca, dan Mg yang diikat humus lebih mudah tersedia bagi tanaman. Di
pihak lain, humus mampu mengurangi pengaruh kemasaman akibat
penggunaan pupuk. Sumber kemasaman tanah seperti ion Al3+
dinetralkan oleh humus dalam bentuk ikatan khelat (chellating bond)
humus-logam. Di sini humus bertindak sebagai ligan (ligand) bermuatan
negatif dan ion Al3+ sebagai inti bermuatan positif. Penggunaan bahan
organik pada tanah masam dapat diperhitungkan sebagai discount
factor dosis kapur dalam peningkatan pH.
1.3. Muatan Listrik pada Liat dan Bahan Organik
Muatan listrik tanah menentukan sifat kimia maupun fisiko-kimia.
Muatan listrik liat dan humus menyebabkan keduanya bertindak
sebagai kompleks aktif yang erat kaitannya dengan kesuburan tanah
aktual maupun potensial. Di samping itu, ikatan ion-ion dapat
menjelaskan sistim penyediaan hara serta prinsip-prinsip dasar
pemupukan.
12
Muatan Listrik pada Liat
Muatan listrik pada liat muncul karena dua hal: (1) kisi-kisi mineral
liat rusak atau patah, dan (2) pertukaran tempat kedudukan kordinasi
unsur Si dan/atau Al oleh unsur-unsur lain dalam struktur mineral tanpa
merusak struktur lempeng, dikenal dengan istilah substitusi isomorfik.
Pada kasus pertama, kisi-kisi liat mengalami kerusakan atau patah
akibat gaya-gaya alami atau pengolahan tanah, sehingga sebagian
unsur yang berikatan terlepas.
Pada bagian kisi kristal rusak atau patah, unsur oksigen (O) dan
hidrogen (H) berada dalam ikatan kovalen. Kekuatan ikatan tergantung
pada pH. Bila nilai pH rendah, maka cairan tanah didominasi ion H+,
muatan kisi-kisi adalah positif karena ion OH- di ikat oleh ion H+
menjadi molekul air yang netral. Sebaliknya bila pH tinggi, ion OHdominan dan muatan kisi negatif karena ion H+ berikatan dengan
sebagian OH-. Sifat muatan liat yang dipengaruhi perubahan pH ini
disebut muatan bergantung pada pH (pH-dependent
charge).
Mekanisme perubahan adalah sebagai berikut:
Pada pH rendah:
----O----+ H + + H
muatan permukaan +
--OH 2+
Pada pH tinggi:
---O----+ H + -OH
muatan permukaan -
--O- + H2O
Pada kasus kedua, kedudukan kation-kation yang bertindak
sebagai inti dalam struktur lempeng (silikon tetrahedral atau
aluminium oktahedral) digantikan oleh kation-kation lain yang
mempunyai jari-jari ionik berukuran relatif sama. Sebagai contoh, jarijari silikon sedikit lebih kecil dari pada aluminium (Tabel 1.3). Akibatnya,
aluminium dapat menempati pusat kordinasi tetrahedral menggantikan
kedudukan silikon.
13
Penggantian ion bervalensi tiga (Al3+) untuk ion bervalensi empat
(Si ) menyebabkan satu muatan negatif tidak terkordinasi sehingga
muncul pada permukaan lempeng yang sebelumnya netral (Gambar
1.4). Berapa banyak penggantian, menentukan jumlah muatan negatif
di permukaan lempeng (Gambar 1.5)
4+
Tabel 1.3. Jari-jari Ionik Kation dalam Struktur Liat
(Loughnan, 1969)
Ion Ikatan
Si4+
Al3+
Li+
Fe3+
Mg2+
Ti4+
Fe2+
Zr2+
Na+
Ca2+
Sr2+
K+
Rb+
Co+
Jari-Jari Ion
(Ao)
0.41
0.50
0.60
0.64
0.65
0.68
0.76
0.80
0.95
0.99
1.13
1.33
1.48
1.69
Nisbah Jari-Jari
Kation: Oksigen
0.29
0.36
0.43
0.46
0.46
0.49
0.54
0.57
0.68
0.71
0.81
0.95
1.06
1.21
Nomor
Kordinasi
4
6,4
6
6
6
6
6
6,8
8
8
8
8,12,(14)
12,(14)
12,(14)
%
51
63
79
51
74
63
72
67
82
79
79
84
84
86
Muatan listrik pada substitusi isomorfik tidak dipengaruhi
perubahan pH; sehingga disebut muatan tidak bergantung pH (muatan
permanen).
Lempeng Si-tetrahedral (tanpa penggantian):
O- - Si ++++ O- -
o
Tidak ada muatan
Lempeng Al-oktahedral (Si diganti Al):
O- - Al +++ O--
Tercipta satu muatan negatif
Gambar 1.4. Munculnya Muatan pada Kisi-kisi Mineral Liat (Brady, 1974)
14
OH
|
Al
|
O
OH
|
Al
|
OH
0
OH
|
Mg
|
O
Tidak ada penggantian, muatan 0
OH
|
Al
|
OH
+
Al diganti Mg, muatan +
Gambar 1.5. Mekanisme Munculnya Muatan Permanen pada
Permukaan Liat Silikat (Brady, 1974)
Muatan Listrik pada Bahan Organik/Humus
Muatan listrik pada humus mirip dengan muatan liat
mengalami kerusakan pada kisi-kisinya. Contoh bagan susunan koloidal
disajikan dalam Gambar 1.6. Gugus hidroksi fenolat (-O-) terikat pada
cincin aromatik, sedangkan gugus karboksil (-COO-) terikat pada atom
karbon lain. Bagan tersebut menyerupai struktur liat silikat dan
menunjukkan adanya jerapan permukaan (surface adsorption), meskipun
jerapan juga terjadi dalam struktur padatan (misel).
O - …… H+
Satuan Pusat
Koloid Humus
(umumnya C dan H)
COO - ………. H+
O - ………. H+
COO - ……….. H+
O- ….........H+
muatan -
ion-ion terjerap
Gambar 1.6. Muatan Bergantung pH pada Permukaan Humus (Brady,
1974)
15
Seperti liat kisi-kisi patah, muatan humus sangat bergantung
pada pH. Pada suasana sangat masam, ion hidrogen terikat erat dan
tidak mudah diganti kation lain. Dengan penambahan unsur basa maka
ke-alkalian naik; mula-mula ion hidroksil-fenolat berionisasi, kemudian
hidrogen dari grup fenolat digantikan oleh kalsium, magnesium, atau
kation lain. Sifat muatan bahan organik bergantung pH mempengaruhi
nilai KTK yang berubah dengan perubahan pH pada tanah kaya bahan
organik (Gambar 1.7).
KTK (me/100 g)
140.
koloid organik
120.
Monmorilonit
Muatan bergantung pH
80.
40.
muatan tetap
4.0
5.0 6.0 7.0 8.0
pH
Gambar 1.7. Muatan Bergantung pH dan KTK pada Permukaan Humus
(Brady, 1974)
Nisbah C/N Tanah dan Tanaman
Bahan organik acapkali digunakan dalam ameliorasi tanah
bermasalah terutama berkaitan dengan sifat fisik. Dalam praktek
sehari-hari pemberian bahan organik disebut pemupukan dan bertujuan
meningkatkan produksi. Untuk itu, dibutuhkan jumlah banyak karena
kadar unsur terkandung dalam bahan organik umumnya rendah.
16
Sebagai contoh, kadar N pupuk kandang hanya sekitar 2% dan cukup
rendah dibandingkan 46% dalam urea. Dengan demikian, lebih tepat
bila bahan organik dikatakan sebagai pupuk tanah dan pupuk artisifial
(pupuk pabrik, pupuk anorganik) adalah pupuk tanaman.
Dalam praktek pertanian, bahan organik dikenal sebagai pupuk
hijau, pupuk kandang, kompos, atau humus. Tingkat perombakan
bahan-bahan ini diketahui dari kandungan karbon dan nitrogen. Unsur
karbon dan nitrogen dibutuhkan oleh jazad mikro dekomposer sebagai
sumber energi dan hara. Antara jazad mikro dengan tanaman terjadi
kompetisi dalam memperoleh nitrogen. Umumnya jazad mikro lebih
mampu, sehingga tanaman menunjukkan kekurangan (defficiency)
nitrogen. Pengikatan N dalam tubuh jazad dinamakan imobilisasi
nitrogen; dijumpai pada tanah diberi bahan organik belum
terperombakan sempurna. Imobilisasi bersifat sementara dan dilepas
kembali begitu jasad mati. Pelepasan N ditandai pertumbuhan tanaman
normal dan nisbah C/N tamah berada antara 10 sampai 15.
Nisbah C/N lazim digunakan sebagai petunjuk (indikator)
kemudahan perombakan bahan organik. Makin tinggi C/N makin sukar
terperombakan. Jerami padi mempunyai nilai C/N lebih tinggi dari
kedelai sehingga perombakannya lebih lama. Contoh komposisi
karbon dan nitrogen serta nisbah C/N beberapa jenis bahan disajikan
pada Tabel 1.4.
Bila jerami padi dimasukkan ke dalam tanah, dengan waktu
nisbah C/N 44 turun mendekati 10. Dalam proses pembentukan
kompos, perombakan dipercepat melalui penambahan nitrogen dan
kapur untuk memacu perkembangan jazad. Karena perombakan
membutuhkan waktu, maka pemberian bahan organik ke dalam
tanah dianjurkan dua atau tiga minggu sebelum tanam, atau jerami
terlebih dulu dikomposkan. Tujuannya menjaga agar tanaman tidak
kekurangan N akibat kompetisi dengan jazad.
17
Tabel 1.4. Komposisi Beberapa Jenis Bahan Diberikan ke
dalam Tanah (Kalpage, 1967)
BAHAN
KARBON
NITROGEN
C/N
(%)(%)
Organik, seluruh tanaman: 45 - 50
Jerami padi
34.6
Kacang-kacangan
50.0
Pupuk kandang
30.9
Kompos
18.7
Serbuk gergaji
Kue kacang tanah
44.9
Darah beku
41.5
1.5 - 3.5
0.78
2.0 - 3.5
2.15
1.77
7.92
11.10
15 - 30
44
13 - 25
14
11
40
6
4
1.4. Ikatan Senyawa Organik dengan Fraksi Mineral
Senyawa organik dalam tanah umumnya tidak berada dalam
keadaan bebas, melainkan berikatan dengan koloid liat (Home,
1995), sebagai:
1.
Garam dalam bentuk ikatan lemah dengan molekul asamasam organik (asetat, oksalat, laktat, dan lain-lain).
2.
Garam dalam bentuk ikatan kuat dengan senyawa humat
atau fulvat dan kation-kation alkali.
3.
Bentuk khelat berikatan dengan ion-ion logam.
4.
Senyawa terikat pada kisi-kisi pemukaan.
18
Garam lemah – molekul asam-asam organik:
Ikatan asam-asam (asetat, oksalat, fumarat, laktat) dengan
mineral (magnesit, kalsit, siderit dan lain-lain) atau garam-garam
asam mineral dan kation-kation Ca, K serta kation lain.
Garam senyawa humat dengan kation-kation alkali:
Komprehensif dengan kation-kation:
humat (garam asam humat), atau
fulvate (garam asam fulvat).
Keduanya merupakan senyawa humat atau fulvat khas dalam
tanah. Kation alkali (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) diikat pertama kali oleh
pertukaran kation sederhana pada grup COOH (RCOONa, RCOOK
dll.). Humat dan fulvat tampak dalam tanah sebagai hidroksida Fe
atau Al.
Khelat dengan kation logam:
Kompleks khelat terbentuk bila dua atau lebih posisi
koordinat kation logam diikat oleh grup donor ligan tunggal
membentuk struktur cincin internal. Dalam aturan ligan tanah
berkaitan dengan grup senyawa fungsional organik.
Orde penurunan afinitas peng-grupan organik untuk ion
metal kurang lebih sebagai berikut:
-O- > -NH2
enolat
amina
>
N=N- >
azo
=N
>
cincin N
-COOkarboksilat
>
-Oether
>
C=O
karbonil
Kemungkinan orde penurunan afinitas kation-kation kurang
lebih sebagai berikut:
Fe3+ > Cu2+ > Ni2+ > Co2+ > Zn2+ > Fe2+ > Mn2+
Kemampuan pengomplekan asam humat dan fulvat
tergantung pada grup oksigen fungsional, seperti COOH, OH, dan
C=O.
19
Senyawa organik tanah membentuk kompleks larut dan tak
larut dengan ion-ion logam dan selanjutnya berperan ganda dalam
tanah.
Senyawa berbobot molekul rendah (biokimia, asam fulvat)
menggerakkan ion-ion logam menuju akar tanaman. Sebaliknya,
senyawa berbobot molekul tinggi (misalnya asam humat) berfungsi
sebagai "sink" (penerima) kation polivalen. Agen pengompleks alami
dipertimbangkan penting dalam proses perombakan dan pergerakan
seskuioksida menuju subsoil.
Kompleks liat – organik:
Intraksi senyawa organik dengan liat membawa konsekuensi
perubahan terhadap sifat dan perilaku fisika, kimia dan biologi
matriks tanah. Beberapa mekanisme berkaitan dengan jerapan
senyawa humat oleh mineral liat adalah sebagai berikut:
-Gaya van der Waal (Gambar 1.8):
Gambar 1.8. Gaya Van der Waal (dalam Sparks, 1995)
Gaya Van der Waal (Gambar 1.8), berlaku untuk semua
molekul, namun agak lemah. Gaya ini dihasilkan dari fluktuasi
kerapatan muatan listrik individu-individu atom. Fluktuasi muatan
listrik positif suatu atom cenderung memproduksi fluktuasi muatan
listrik negatif dalam atom tetangganya yang menghasilkan gaya
20
atraktif bersih. Gaya atraktif yang dihasilkan dari fluktuasi ini terjadi
pada setiap pasangan at0m atau molekul. Jerapan karena gaya van
der Waal di anggap penting bagi molekul netral polar dan nonpolar,
khususnya berbobot tinggi.
-Ikatan jembatan kation (Gambar 1.9):
Gambar 1.9. Ikatan jembatan kation (dalam Sparks, 1995)
Pada Gambar 1.9, anion-anion organik secara normal ditarik
oleh muatan negatif permukaan liat, maka jerapan asam humat dan
fulvat oleh mineral liat seperti montmorilonit terjadi hanya bila
terdapat kation polivalen pada kompleks pertukaran. Tidak seperti
Na+ dan K+, kation-kation polivalen mampu menjaga netralitas
permukaan melalui penetralan baik pada muatan negatif liat
maupun grup fungsional asam bahan organik (misalnya COO ).
Kation-kation polivalen utama yang menentukan ikatan asam humat
dan fulvat terhadap liat tanah adalah Ca2+, Fe3+ dan Al3+. Kation
divalen Ca2+ tidak membentuk koordinasi kompleks dengan molekul
organik. Sedang Fe3+ dan Al3+ membentuk koordinasi kompleks kuat
21
dengan senyawa organik. Kation polivalen bertindak sebagai
jembatan ikatan antara dua titik muatan. Pada molekul organik
rantai panjang, beberapa titik pasangan dengan partikel liat bisa
terjadi.
-Ikatan – H (Gambar 1.10):
Gambar 1.10. Asosiasi dengan hidroksida Fe/Al (dalam Sparks, 1995).
Ikatan – H adalah hubungan antara grup molekul organik
polar dengan molekul air atau oksigen terjerap pada permukaan
silikat melalui ikatan dengan ion H+ tunggal (Gambar 1.10).
-Jerapan asiosiasi dengan hidroksida - jerapan pada permukaan
antar lempeng mineral liat (Gambar 1.11):
22
Gambar 1.11. Jerapan pada permukaan antar lempeng mineral liat
(dalam Sparks, 1995)
Koordinasi atau pertukaran ligan (Gambar 1.11) terjadi bila
grup anionik masuk ke koordinasi Al atau Fe dan bergabung dengan
OH permukaan lempeng. Jerapan asam fulvat dan permukaan oksida
bergabung menggantikan grup OH dengan ion COO -. Anion organik
tidak mudah digantikan dengan garam sederhana, meski peka
terhadap pH. Ikatan yang sangat kuat terjadi bila ada lebih dari satu
grup molekul asam humat.
23
Bab 2. Tanah Sebagai Sumber
Unsur Hara
2.1. Hara dalam Sistem Tanah –Tanaman
Peran kunci pupuk sebagai sumber unsur hara telah diketahui
dengan jelas dalam sistem perharaan tanaman. Saat ini tidak
kurang dari 16 unsur hara esensial dibutuhkan tumbuhan hijau
untuk kehidupannya.
Disebut unsur hara esensial, karena tanaman tidak akan dapat
hidup tanpa unsur-unsur tersebut, dan bila kekurangan tumbuh
tidak normal. Ke 16 unsur hara tersebut adalah: karbon (C), hidrogen
(H), oksigen (O), nitrogen (N), Fosfor (P), sulfur (S), kalium (K),
kalsium (Ca), magnesium (Mg), besi (Fe), mangan (Mn), seng (Zn),
tembaga (Cu), molibdenum (Mo), boron (B), dan khlor (Cl).
Tumbuhan hijau memperoleh karbon sebagai karbon-dioksida dari
udara; oksigen dan hidrogen dari air, sedang unsur lain diambil dari
dalam tanah. Berdasar pada keberadaan dalam tanaman secara
normal. Unsur hara nitrogen, fosfor, sulfur, kalium, kalsium, dan
magnesium, dikenal sebagai unsur hara esensial makro, karena
dibutuhkan dalam jumlah relatif banyak; sedang unsur hara mikro
esensial dibutuhkan relatif sedikit, adalah besi, mangan, tembaga,
seng, boron, molibden, dan khlor.
Seperti disebut di atas, semua unsur hara tanaman, kecuali
karbon, hidrogen dan oksigen, berasal dari tanah. Sistem tanah
digambarkan oleh para pakar tanah terdiri dari fase padat, cair, dan
gas. Fase ini secara fisik dapat terpisah-pisah. Perharaan tanaman
berbasis pada fase padat berdisosiasi dengan fase cairan; kebiasaan
24
lintasan masuk ke dalam sistem tanaman melalui akar dan sel-sel
tanaman. Lintasan ini dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan:
M (padatan) -> M (larutan) -> M (akar tanaman) -> M (tajuk tanaman)
Di mana 'M', adalah unsur hara bergerak kontinyu melalui
sistem tanah menuju tanaman. Operasional sistem ini tergantung
pada energi matahari melalui aktivitas fotosintesis dan metabolisme.
Kejadian ini merupakan fenomena alami sederhana, namun dapat
dijelaskan secara detail melalui proses fisik dan fisiko-kimia
berkaitan dengan reaksi-reaksi dan lintasan. Transfer aktual di alam
menempati muatan ion-ion, berupa bentuk di mana unsur makanan
tanaman dijumpai dalam larutan (fase cair dalam sistem). Akar
tanaman mengangkut ke atas unsur-unsur dari tanah dalam bentuk
ion-ion. Muatan ion-ion positif disebut 'kation' meliputi kalium (K+),
kalsium (Ca++), magnesium (Mg2+), besi (Fe2+), tembaga (Cu2+), seng
(Zn2+), dan lain-lain. Ion-ion bermuatan negatif disebut ‘anion,
contohnya nitrat (NO3-), mono fosfat (H2PO4-), sulfur (SO42-), Khlor
(Cl-), dan lain-lain.
Oleh karena hampir seluruh unsur hara esensial tanaman
diambil dari dalam tanah, maka tanah berperan sangat penting
sebagai sumber unsur hara; di samping sebagai medium tumbuh
akar tanaman. Sebagian unsur hara diikat kompleks jerapan dan
sebagian lagi larut sebagai senyawa atau ion dalam cairan tanah.
Jumlah unsur terjerap dan larut menentukan kapasitas dan intensitas
ketersediaan. Sebagai gambaran, status unsur total dan tersedia
dalam tanah dan jaringan tanaman disajikan pada Tabel 2.1.
25
Tabel 2.1. Kisaran Normal Kadar Unsur Hara dalam Tanah
dan Tanaman (Isaac dan Kerber, 1971)
Unsur
Unsur Tanah
(Total)
P
K
Ca
Mg
S
Fe
Mn
Cu
Zn
0.05 - 0.25 % P2O5
0,1 - 4 % K2 O
2.5 % CaO
0,1 - 2 % MgO
0,05 - 0.4 % SO3
0,1 - 8 % Fe2O3
0-0.5% MnO
2-200(1-1000) ppm
10-300 ppm
Tanah
Terekstrak)
(ppm)
0,5 – 500
50 - 4 000
100 - 15 000
10 - 3 000
5 - 50
10 - 1 000
2 - 500
0.5 – 100
1 - 100
B
3-200 ppm
0.1 - 2
Mo
0.2-5%
0.5 –10
Tanaman
0,03 - 1.0%
0,2 - 10.0%
0,1- 10.0%
0,05 - 2%
0,1 - 1%
20 - 200 ppm
5-5000 ppm
1-25 ppm
5-300 ppm,
(5-1500) ppm
10-100 ppm,
(5-1500) ppm
0.01-25 ppm
Angka di antara kurung ( ), adalah kisaran yang pernah dilaporkan
Data di atas belum menunjukkan kondisi ketersediaan aktual
tanaman karena masih sangat tergantung pada sifat dan perilaku
masing-masing unsur hara. Oleh sebab itu, sifat dan perilaku
tersebut penting dipelajari untuk tujuan pengendalian.
2.1. Nitrogen
Nitrogen adalah unsur yang berpengaruh cepat terhadap
pertumbuhan tanaman. Bagian vegetatif berwarna hijau cerah hingga
gelap bila kecukupan N; karena ia berfungsi sebagai regulator
penggunaan kalium, fosfor dan unsur-unsur lain dalam proses
fotosintesis. Bila kekurangan N, tanaman kerdil dan pertumbuhan
perakaran terhambat. Daun-daun berubah kuning atau hijau
kekuningan (khlorosis, kekurangan khlorofil) dan cenderung gugur. Di
26
lain pihak, bila N berlebihan akan terjadi penebalan dinding sel;
jaringan bersifat sukulen (berair), dan mudah rebah atau terserang hama
penyakit.
Sumber
Nitrogen tanah berasal dari berbagai sumber, yaitu: (1) hasil
perombakan bahan organik; (2) penambatan gas N2 atmosfer oleh
bakteri Rhizobium bersimbiose dengan tanaman leguminosae; (3)
penambatan gas N2 atmosfer non-simbiotik oleh jazad mikro tanah
seperti Azotobacter dan Clostridium; (4) penambatan gas N2
atmosfer oleh ganggang hijau biru bersimbiose dengan paku air, (5)
terdapat dalam air hujan; (6) terbawa asap gunung berapi; dan (7)
diberikan sebagai pupuk organik maupun anorganik.
Gambaran keseimbangan N di alam secara global disajikan
dalam Tabel 2.2. Penambatan gas N 2 atmosfer secara simbiotik
merupakan mekanisme paling efisien dalam tanah, karena tidak ada
kehilangan melalui pencucian maupun denitrifikasi dan merupakan
sumber utama protein. Jumlah N ditambat secara tepat belum
diketahui, tetapi ada hubungannya dengan jenis tanaman seperti
ditunjukkan dalam Tabel 2.3.
Penambatan N simbiotik oleh ganggang hijau biru dilakukan
Anabaena-azollae bersimbiose dengan pakis air (Azolla-pinnata).
Pada tanah sawah, asosiasi Azolla - Anabaena diketahui mampu
menambat N bebas 100 hingga 150 kg N tiap hektar per tahun,
dengan biomas 40 hingga 60 ton Azolla. Percobaan Vergilius (dalam
Partohardjono, Ismunaji, dan Darwis, 1983) menunjukkan
peningkatan produksi gabah sekitar satu ton dengan pembenaman
Azolla sebelum dan setelah tanam. Jumlah ini melebihi pengaruh 60
kg/ha.
27
Tabel 2.2. Keseimbangan Nitrogen di Bumi (Yamaguchi, 1976)
Kegiatan Biologi/Non Biologi
Luas
(dalam juta Ha)
N2 yang di
tambat
(kg/ha/th)
N2 yang di
tambat
(juta ton/th)
250
1.015
135
12.000
36.000
55-140
5
30
25-30
0.31
14-35
5
4
30-35
10-36
Penambatan Biologik:
- Legum
Non-Legum
- Sawah
-Tipe Tanah/Vegetasi
- Marin
Penambatan Industrial
Penambatan atmosferik
Penambatan juvenil
Denitrifikasi:
-Daratan
-Marin
Hilang ke sedimen
30
7.6
0.2
13.400
36.100
3
1
Tabel 2.3. Nitrogen yang Ditambat dari Asosiasi
Rhizobium-Legum (NAS, 1979)
Tanaman Legum
Alfalfa, Medicago sativa
Sweet Clover, Melilotus sp
Clover, Trifolium sp.
Kacang Tunggak, Vigna unguiculata
Faba Bean, Vicia vaba
Lentil, Lens sp.
Kacang Tanah, Arachis hypogea
Kedelai, Glycine max
Kacang Hijau, Vigna radiata
Koro Benguk, Mucuna pruriens
Rumput Legum, Desmodium sp.
Lezpedeza sp.
Lupin, Lupinus sp.
28
Kisaran Kira-kira
(kg/ha/th)
100-300
125
100-150
85
240-325
100
50
60-80
55
115
100-400
150-200
43
40
0.2
Sifat dan Perilaku
Nitrogen diambil akar dalam bentuk ion NH4+ dan NO3-. Di
dalam tanah, nitrogen bersifat mobil dan mudah mengalami
perubahan bentuk (transformasi). Pada kondisi tertentu ia menjadi
tidak tersedia karena terikat atau terfiksasi. Perubahan-perubahan
ini umumnya dilakukan oleh jazad mikro tanah. Beberapa di
antaranya jazad mikro spesifik kondisi aerobik atau anaerobik.
Aktivitas jazad, di satu pihak menyediakan N bagi tanaman, tetapi di
lain pihak menyebabkan ketidak-tersediaan.
Nitrogen tanah kebanyakan berada dalam bentuk senyawa
organik. Perombakan merupakan proses perombakan atau
mineralisasi senyawa N dari kompleks menjadi lebih sederhana;
dengan urutan, yaitu: aminisasi, amonifikasi, dan nitrifikasi. Prosesproses tersebut diterangkan sebagai berikut:
Aminisasi, adalah proses pelepasan senyawa amina dari
perombakan senyawa organik mengandung nitrogen, dalam hal
ini adalah protein:
Protein
R-NH4+ + CO2 + senyawa lain + energi
Amonifikasi, adalah
aminisasi protein:
RNH2 + HOH
proses pelepasan amoniak
2
R-OH + NH3 + energi
Alkohol
NH3 + HOH
dari hasil
amoniak
NH4+ + OH-
Amonium
Nitrifikasi, adalah proses pembentukan nitrit dan nitrat dari hasil
amonifikasi:
NH4+ + O2
NO2- + 2H+ + O2
NO2- + 4 H+
(a)
Nitrit
NO3- + H2O
29
(b)
Nitrat
Dalam proses perombakan, mineralisasi, aminisasi dan
amonifikasi yang berperan adalah jazad heterotrof; dan nitrifikasi
dilakukan oleh jasad autotrof, terjadi pada kondisi aerobik. Pada
proses nitrifikasi, jasad mikro yang berperan adalah: proses (a)
dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas dan Nitrosoccus; sedang proses
(b) dilakukan oleh Nitrobacter. Apabila proses (b) mengalami
hambatan, maka dalam tanah terjadi penimbunan NO 2- yang dapat
bersifat racun bagi akar tanaman. Nitrifikasi terjadi pada kondisi
aerobik karena bersifat oksidatif.
Pada kondisi anaerobik,
Bacterium-denitrificans menggunakan oksigen dari NO2- dan N03-,
sehingga kedua ion berubah menjadi gas dan hilang ke atmosfer.
Proses ini disebut denitrifikasi (c).
Denitrifikasi:
NO3-
NO2-
NO, N2O, N2
(c)
gas nitrogen
Proses amonifikasi dan nitrifikasi merupakan mekanisme
penyediaan unsur hara karena ion NH4+ dan NO3- merupakan
bentuk tersedia. Sedangkan proses denitrifikasi merugikan karena
N hilang ke atmosfer berupa gas. Tidak semua ion N0 3; sebagian
tercuci ke lapisan lebih bawah karena N0 3- bermuatan negatif tidak
diikat oleh komponen tanah yang bermuatan sama. Pencucian NO 3seringkali menjadi masalah bagi kesuburan N terutama pada tanah
bertekstur pasir.
Tidak semua ion NH4+ aman karena ia dapat mengalami
fiksasi, yaitu terperangkap di antara lempeng liat terutama dengan
adanya ion K. Bila ion K+ berada dalam jumlah banyak, fiksasi
amonium terjadi akibat K+ yang mempunyai jari-jari ionik relatif
sama dengan NH4+ menghalangi pergerakan ion terakhir ini
sehingga tidak tersedia. Mekanisme fiksasi diterangkan dalam
Gambar 2.1.
Mekanisme lain menjadi penyebab ketidak-tersediaan
nitrogen adalah imobilisasi, yaitu N yang semula tersedia menjadi
30
tidak tersedia akibat di-inkorporasi (di ikat masuk) ke dalam tubuh
jasad mikro karena N merupakan unsur hara esensial bagi jasad.
Nitrogen kembali tersedia bila jasad mikro mati dan dirombak.
Perubahan atau transformasi N tanah selain dilakukan jasad
mikro secara biologis; juga melalui proses fisika, kimia, atau fisikokimia. Penguapan N menjadi gas nitrogen pada suhu atau
kandungan karbonat tinggi, disebut volatilisasi. Proses ini menjadi
masalah terutama di daerah kering dan/atau kalkareus; dan
percobaan N di kamar-kaca di mana suhu tinggi pada siang hari.
NH4+ +
CO32-
Amonium Karbonat
NH3 + HCO3Amoniak Bikarbonat
Perilaku nitrogen dapat menjelaskan perubahan N, berkaitan
dengan pemupukan. Pemberian urea, ZA, Amofos, DAP, atau
amonium-nitrat, pada tanah sawah seringkali kurang efisien; bila
+
disebar rata di permukaan. Ion NH4 dioksidasi menjadi N03 , tercuci
ke lapisan reduktif atau ikut air irigasi. Di lapisan reduktif, N03mengalami denitrifikasi. Oleh karena itu, hanya sebagian N diambil
tanaman, sebagian lagi hilang. Ketidak efisienan pemberian N
secara sebar-rata di permukaan tanah dapat diatasi bila pupuk
amonium dibenamkan (Ponammperuma, 1964). Mekanismenya
pada Gambar 2.2.
(chaos.bibul.slu.se)
Gambar 2.1.
Mekanisme Fiksasi Amonium Terjebak di antara
Lempeng Mineral Liat
31
NO
N2 , N2O
N2
NH 3
perombakan
kimia
Udara
volatilisasi
Volatilisasi NH4-N
Air
nitrifikasi
Zone
Oksidasi
nitrifikasi
NH4-N
HNO2
HNO3
HNO2
HNO3
Difusi ke atas
Zone Reduksi
N2 N2O
fiksasi
NH4-N
Organik-N
denitrifikasi
difusi ke
bawah
HNO3
leaching
Gambar 2.2. Bagan Perubahan Senyawa N dari Pupuk pada Tanah
Sawah (Stevenson, F.J. 1986)
Teknik mengantisipasi kehilangan N melalui aplikasi sebarrata di permukaan tanah sawah, antara lain dilakukan dengan
melapisi atau memperbesar butir pupuk agar bersifat lambat
tersedia (slow release). Sebagai contoh sulfur terselimut urea (SCU,
urea dibungkus sulfur); super granular urea (SGU, urea butir besar);
mudball urea (MBU, urea kelereng lumpur), bricket urea (urea pasta),
dan pellet urea (urea tablet). Bentuk-bentuk ini lambat larut karena
menghambat proses nitrifikasi merupakan alternatif mengefisienkan
pupuk amonium. Kegiatan bakteri nitrifikasi dicegah dengan
menggunakan senyawa kimia penghambat (inhibitor), misalnya
nitrapyrin. Zat penghambat banyak diteliti dan dikembangkan di
32
International Rice Recearch Institute, Filipina, tetapi sulit
diaplikasikan karena khawatir dapat membunuh jazad penting.
Waktu pemberian yang tepat merupakan kunci efisiensi
pemberian pupuk N. Pemberian secara split sebelum dan setelah
tanaman berumur tertentu ditujukan agar serapan N lebih efisien
dengan memperhatikan perkembangan sistem perakaran. Cara ini
disebut sinkronisasi pemberian pupuk dan merupakan konsep yang
rasional.
Pada umumnya petani lebih menyukai pemberian pupuk N
secara sebar-rata dipermukaan (broadcasting), dibandingkan
dibenamkan (dipping) di lapisan reduksi. Karena itu, usaha untuk
membenamkan pupuk amonium ke lapisan reduktif melalui
pengembangan berbagai teknik aplikasi, masih sulit diadopsi
petani meskipun secara teori lebih efisien.
Analisis dan Interpretasi
Perkembangan metode analisis nitrogen tanah sampai saat
ini sangat pesat. Namun beberapa di antaranya ada yang sulit
digunakan secara rutin, karena bersifat terlalu spesifik. Metode
standar yang paling umum adalah oksidasi katalitik, di mana Norganik dan anorganik diubah menjadi bentuk amonium,
menggunakan distilator Kjeldahl. Metode ini digunakan pula untuk
ekstrak ion NH4+ yang terikat pada lempeng liat.
Meskipun pengukuran dengan metode yang sama seringkali
menunjukkan hasil berbeda, namun kisaran nilai harkat yang
disajikan dalam Tabel 2.4 dapat digunakan mengevaluasi kandungan
N total secara umum.
Sebagai catatan tambahan, serapan N akan menurun bila
dalam tanah terdapat khlor. Pengaruh pH rendah terhadap
ketersediaan N juga perlu diperhatikan sehubungan dengan aktivitas
jasad mikro menurun sehingga N tersedia rendah, meskipun total N
tinggi. Pada pH sangat rendah, perombakan bahan organik terhenti
33
dan terjadi gambut. Keadaan spesifik ini perlu diperhatikan agar
interpretasi tidak keliru.
Tabel 2.4. Kisaran Nilai Harkat Nitrogen dalam Tanah
(Landon, 1986)
KANDUNGAN NITROGEN NILAI HARKAT
Metode Kjeldahl (% bobot)
>1.0
Sangat tinggi
0.5 - 1.0
Tinggi
0.2 - 0.5
Sedang
0.1 - 0.2
Rendah
<0.1
Sangat rendah
2.2. Fosfor
Unsur kedua setelah N yang menyebabkan pertumbuhan
kritis pada tanaman di lapangan adalah fosfor (P). Defisiensi unsur P
nyata akibatnya karena serapan-serapan unsur lain bisa terhambat.
Peran fosfor bagi tanaman melalui pengaruhnya terhadap
pem-bungaan, pembentukan buah dan biji, pemasakan tanaman,
perkembangan akar, ketahanan terhadap penyakit, dan lain-lain.
Jumlah fosfor dalam mine-ral lebih banyak dibandingkan dengan
nitrogen, tetapi jauh lebih sedikit dari kalium, kalsium, dan
magnesium. Penting diketahui bahwa hampir semua fosfor dalam
tanah tidak tersedia bagi tanaman. Juga bila diberikan sebagai
pupuk tersedia, fosfor sering kali menjadi tidak tersedia akibat
"fiksasi".
34
Sumber
Fosfor dalam tanah berada dalam bentuk senyawa organik
maupun anorganik. Bila dalam bentuk organik, maka perombakan
merupakan proses penting dalam penyediaan P bagi tanaman.
Fosfor dalam mineral misalnya apatit, strengit, varasit, dan lainlain, lebih sulit tersedia. Fosfor organik dijumpai sebagai senyawa
fitin, asam nukleat, dan lain-lain dan ada pendapat bentuk P-organik
ini tersedia bagi tanaman. Fosfor anorganik umumnya dijumpai
sebagai:
(a) Senyawa Ca, Fe, dan Al,
(b) Dalam larutan tanah,
(c) Terjerap pada permukaan komplek padatan,
(d) Terserap dalam fase padatan, dan
(e) Anion fosfat terikat pada kisi-kisi liat..
Reaksi pertukaran anion fosfat terjerap sangat lambat
dibandingkan dengan reaksi dengan kation secara individual.
Pelepasan fosfat secara perlahan-lahan terjadi selama suatu
periode tanam; hal ini dijadikan dasar pemberian pupuk P setiap
awal periode tanaman tersebut.
Sifat dan Perilaku
Bentuk fosfat tersedia adalah anion-anion: H2PO4-, HPO42- ,
dan PO43- larut dalam cairan tanah. Bentuk-bentuk ion ini sangat
ditentukan oleh pH tanah (Gambar 2.3). Pada pH rendah, ion
H2PO4- dominan; sedang pada pH tinggi ion HPO 42-. Ion PO43terjadi bila pH berada di atas 10.0 sehingga bentuk ini pada kisaran
pH tanah mineral (4.0 hingga 9.0) jarang dijumpai. Jumlah ion
H2PO4- dan HPO42- berimbang pada kondisi pH netral; sehingga
banyak pendapat bahwa pH netral merupakan kondisi terbaik bagi
keter-sediaan fosfat. Gambar 2.3 menunjukkan hubungan pH
dengan bentuk P terlarut dan belum menunjukkan ketersediaan bagi
35
tanaman. Pada tanah masam, kelarutan kation-kation Fe, Al, Mn,
Cu, Zn tinggi; sedang pada tanah alkalin Ca dan Mg berada dalam
jumlah banyak. Ion fosfor sangat mudah bereaksi dengan kationkation tersebut membentuk ikatan kompleks yang mengendap dan
sukar tersedia. Dengan besi, aluminium, dan mangan, ion P
membentuk mineral strengit, varasit, dan manganifosfat yaitu
bentuk-bentuk fiksasi fosfat utama pada tanah-tanah masam. Ikatan
P dengan kalsium membentuk mineral apatit, merupakan bentuk
fiksasi P pada tanah alkalin atau kalkareus.
konsentrasi ion-ion intermediet
terhadap P-total 1 ppm
H2PO4
1.00 -
HPO42-
-
.50 -
PO43-
.00 3
.
4
.
5
.
6
.
7
.
8
.
9
.
10
pH larutan
Gambar 2.3. Hubungan antara Bentuk Ion P dengan pH
(Buehrer dalam Tisdale dan Nelson, 1975)
36
Pembebasan P terjadi bila pH diubah mendekati 7.0;
melalui usaha tindakan pengapuran ataupun pemberian belerang.
Kondisi ketersediaan P dikaitkan dengan pH tanah disederhanakan
seperti dalam Gambar 2.4.
Sangat
tinggi
pH 6.5 untuk
ketersediaan
optimum
Tinggi
Sedang
Fosfat
Tak Tersedia
bentuk Fe-Al
terjerap oksida
dan liat
Fosfat
bentuk Ca
Rendah
3
E
k
s
t
r
e
m
4
5
S
a
n
g
a
t
S
e
d
a
n
g
6
7
8
A
g
a
k
N
e
t
r
a
l
A
l
k
a
l
i
n
Gambar 2.4. Hubungan antara Ketersediaan P dengan pH
(Buehrer dalam Tisdale dan Nelson, 1975)
Analisis dan Interpretasi
Metode yang paling umum digunakan untuk menetapkan P
tanah adalah metode Olsen dengan ekstraksi bikarbonat. Metode ini
peka terhadap suhu, terutama untuk pH di atas 7.0. Untuk tanah37
tanah masam, digunakan metode Bray, Truog, atau Morgan. Hasil
pengukuran dinyatakan dalam ppm fosfat (P2O5); dengan faktor
konversi P elemental dan P2O5:
Konversi dari P ke P2O5 kalikan 2.29
Konversi dari P2O5 ke P kalikan 0.44
Oleh karena banyak macam metode analisis, maka tidak ada
pedoman interpretasi umum ketersediaan P. Harkat P dengan
metode Olsen disajikan dalam Tabel 4.5 (Cooke dalam Landon,
1984) Untuk metode asam flourida (Bray) dan semua ekstraksi
asam, nilai rendah menunjukkan defisiensi, tetapi nilai tinggi
belum tentu dapat di interpretasikan. Nilai tinggi ini dapat
diperoleh dari tanah-tanah dengan tingkat ketersediaan P rendah
atau seringkali pula defisiensi unsur P.
Rata-rata analisis P-total untuk kedalaman 15 cm di USA
adalah sekitar 0.06% atau 600 ppm P, dan jarang ditemukan lebih
dari 0.2% atau 2000 ppm. Data P-total (ekstraksi asam perkhlorat)
dari Varley (Landon, 1984) untuk tanah-tanah tropika adalah: rendah
200 ppm, sedang 200 hingga 1000 ppm, dan tinggi >1000 ppm.
Perlu diingat bahwa terdapat interaksi negatif antara P dengan Fe,
Zn, dan Cu dan khlorida dalam tanah dapat mengurangi serapan P
oleh tanaman.
2.3. Sulfur
Sumber
Belerang dalam tanah berasal dari berbagai sumber, yaitu: (a)
mineral mengandung belerang, (b) perombakan bahan organik, (c) abu
sisa pembakaran, (d) asap pabrik ataupun kendaraan ber motor, dan
(e) bahan kimia mengandung S. Permasalahan belerang antara lain
muncul akibat:
1.
Penggantian pupuk N beranalisis rendah dan berikutan S (ZA)
dengan N beranalisis tinggi (urea),
38
2.
3.
4.
Penggantian pupuk K berikutan S (ZK) dengan tanpa S (KCl, MOP),
Beralihnya penggunaan pestisida mengandung S menjadi
berbahan aktif P atau unsur lain, dan
Pengangkutan bahan panen ke luar lahan terus menerus sehingga S
dalam tanah menjadi rendah.
Selain itu, lahan-lahan jauh dari gunung berapi, pusat industri,
atau jalan raya dilalui kendaraan bermotor cenderung mengalami
defisiensi sulfur.
Tabel 2.5.
Interpretasi Umum Penetapan Fosfor MenurutMetode
Olsen (Landon, 1984)
Karakteristik
Contoh Nilai Ketersediaan Indikatif Kebutuhan Tanaman
Kurang
Diragukan
Cukup
............................... (ppm) ..........................
P-rendah
rumput,
<4
5-7
>8
sereal,
kedele,
Jagung
P-sedang
P-tinggi
Lucerne,
kapas,
jagung,
Tomat
Gula-bit,
kentang,
seledri,
Bawang
<7
8 - 13
>14
<11
12 - 20
>21
39
Sifat dan Perilaku
Bentuk belerang tersedia bagi tanaman adalah berupa SO 32,
SO2 (gas). Sifat dan perilaku S mirip dengan N, baik
perubahan-perubahan dalam tanah maupun bentuk senyawa dalam
tanaman; hanya bedanya S3- atmosferik dapat diserap langsung oleh
tanaman sedang N-atmosferik tidak. Di dalam tanaman baik S
maupun N merupakan penyusun asam amino dalam pembentukan
protein. Gejala defisiensi N dan S ditandai menguningnya daun
karena mengalami khlorosis; pada N dimulai dari daun tertua
(terbawah) sedang S merata untuk seluruh jenis daun.
SO42-,
Seperti halnya N, pelepasan S dari bahan organik (protein)
terjadi dengan bantuan jazad mikro tanah pada kondisi oksidatif
2menghasilkan ion SO4 . Begitu terjadi perubahan kondisi menjadi
reduktif, maka ion SO42 direduksi menjadi gas H2S dan bila
terdapat besi reduksi (Fe2+) akan terbetuk pirit yang mengendap dan
sukar larut. Reaksinya sebagai berikut:
Mineralisasi: (bantuan Bacterium thiooxidans)
Bahan organik (protein)
Asam amino
SO42-
Reduksi Sulfat: (bantuan Bacterium desulforicans)
SO42-
S2-
S2- + H+
H2S (gas)
S2- + Fe2+
FeS (pirit)
Pada tanah-tanah cekung dan selalu tergenang masalah
kehilangan S menjadi gas atau terbentuk endapan pirit merupakan
indikasi bahwa drainase jelek dan kondisi tanah adalah reduktif.
Pada keadaan ini pemupukan belerang menjadi tidak efektif bila
tidak dilakukan perbaikan drainase. Belerang elementer (So)
40
seringkali diberikan ke dalam tanah untuk maksud menurunkan pH.
Apabila hal ini dilakukan, diperlukan masukan bahan organik agar
proses oksidasi yang melibatkan aktivitas jazad mikro tanah berjalan
dengan baik. Oksidasi belereng elementer menjadi ion sulfat
memberikan ekses ion H sehingga menurunkan pH tanah.
Interpretasi Hasil Analisis
Meskipun SO4-S merupakan bentuk diserap tanaman,
pengukuran sulfat jarang menunjukkan suatu penduga yang nyata
terhadap level S dalam tanah, oleh karena ion sulfat seringkali dapat
berubah melalui disosiasi dan pengukuran sangat tergantung kondisi
pengambilan contoh. Hal yang sama juga untuk pengukuran sulfat
organik dalam hubungannya dengan laju pelepsan S menjadi bentuk
lebih tersedia.
Hanya dapat dilakukan pendugaan sangat terbatas terhadap
status S tanah hasil pengukuran (Tabel 2.6).
Tabel 2.6. Interpretasi Hasil Pengukuran S
(Landon, 1984)
Pengukuran S
Level S
Total S
S Tersedia (Morgan)
S Tersedia (jenuh)
S (terekstrak)*)
Pemunculan
<200 ppm
< 3 ppm
> 30 me/l
6-12 ppm
*)Berbagai metode
41
Defisiensi
Defisiensi
Kelebihan
Batas repon
2.4. Kalium
Kalium tanah yang cukup merupakan syarat ketegaran dan
vigur tanaman, karena kalium berperan meningkatkan ketahanan
tanaman terhadap penyakit tertentu, di samping mendorong
perkembangan akar. Tanaman defisiensi kalium menunjukkan
kekeringan mulai ujung daun paling tua (bawah), meluas sepanjang
pinggir, disertai khlorotik bagian tengah. Hampir semua tanah
kecuali bertekstur berpasir, mengandung K-total tinggi. Meskipun K
dipegang kompleks jerapan tanah, namun sedikit yang dapat
dipertukarkan. Dengan demikian, proporsi terbesar adalah tidak
larut atau relatif tidak tersedia. Kalium tersedia hanya 1 hingga 2
persen dari total kalium tanah mineral.
Sumber
Kebanyakan kalium merupakan bagian kompleks mineral
tanah yang sedikit demi sedikit larut dalam air tanah, asam
karbonat, atau asam-asam lain. Kemudahan pelepasan K
tergantung
pada
kompleks mineral tanah dan intensitas
perombakan. Sebagai contoh, perombakan kalium feldspar
menghasilkan mineral liat Kaolinit dan Ilit, silikat, dan K-hidroksida
(Loughnan, 1969):
2KalSiO + 3HO
K-feldspar
air
3KalSiO +
K-feldspar
2HO
air
AlSiO (OH) + 4SiO + 2KOH
kaolinit
silikat kalium
KAl(Al,Si)O(OH) + 6SiO + 2KOH
Ilit
silikat kalium
Kalium dibebaskan berupa hidroksida mudah terionisasi dan
ion K+ bebas dapat diserap tanaman, hilang melalui air drainase, atau
di ikat muatan negatif kompleks jerapan tanah. Kalium merupakan
unsur penting dalam kerak bumi, tidak dapat berdiri sendiri,
melainkan berada sebagai senyawa-senyawa dalam batuan, mineral,
dan garam-garam larut. Secara umum, kerak bumi mengandung
42
kurang lebih 3.11 persen K2O;
(Madiadipoera, 1976).
sedang air laut 0.04 persen
Batuan felsik, intermediet, mafik, dan ultramafik berturutturut mengandung 3.3, 2.3, 0.8, dan 0.3 persen kalium (Krauskopf,
1979). Menurut Mohr, van Baren, dan Schuylenborg (1972) mineral K
paling umum dijumpai dalam tanah adalah feldspat, mika, dan
feldspatoid; masing-masing beranggotakan ortoklas dan sanidin
(feldspat), 12.3 dan 9.6 persen K; biotit dan muskovit (mika) 5.82
dan 7.48 persen K; dan lusit (feldspatoid) 16.17 persen K. Urutan
berdasarkan kepentingan bagi pertanian, dari paling penting
hingga kurang penting adalah: lusit > ortoklas > sanidin > muskovit
> biotit (Soepardi, 1977). Mineral liat terpenting adalah ilit; di mana K
terdapat di antara lempeng-lempengnya lebih banyak dibandingkan
mineral liat tipe 2:1 lainnya.
Sifat dan Perilaku
Bentuk kalium tersedia bagi tanaman adalah ion K+. Kalium
tanah berada dalam keseimbangan
bentuk-bentuk: mineral,
terfiksasi, dapat diper tukarkan, dan larut dalam cairan tanah (Wood
dan deTurk, 1941):
Km
Mineral
Kf
terfiksasi
K dd
dapat dipertukarkan
Kl
larut
Bentuk kalium dalam mineral telah dikemukakan di bagian
depan. Kalium terfiksasi bila jumlah dapat diekstraksi menurun
akibat K+ larut/ tersedia berinteraksi dengan tanah (mineral liat).
Fiksasi K terjadi karena terjebak di antara lempeng mineral liat Ilit
atau dihalangi ion NH4+ yang relatif berjari-jari ionik mirip K+ (lihat
fiksasi NH4+). Mekanismenya disajikan dalam Gambar 2.5. Pada
tanah-tanah mengandung banyak mineral liat Ilit, bila kondisi
kekurangan seringkali tampak gejala defisiensi K pada tanaman;
akan tetapi gejala tersebut segera pulih setelah mulai musim hujan.
43
Bila dalam tanah lebih banyak ion NH4+ dari pada K+ maka serapan
K berkurang karena mobilitasnya dihalangi ion NH4+. Oleh sebab itu,
pupuk amonium berlebihan dapat menyebabkan defisiensi kalium,
khususnya pada tanah masam miskin K.
Di antara ion-ion basa K, Ca, Mg, atau Na terdapat sifat
antagonistik dalam hal serapan oleh tanaman. Bila salah satu unsur
lebih banyak, maka serapan unsur lainnya akan terganggu.
Kompetisi berkaitan dengan sifat fisiko-kimia yang mirip satu sama
lain sehingga terjadi perebutan tempat pada tapak-tapak jerapan
tanah atau permukaan akar. Karena itu, nisbah K/Na, K/Ca,
K/Ca+Mg, K/Ca+Na+Mg, seringkali dapat memberikan gambaran
tentang status basa-basa dalam tanah.
Kalium termasuk unsur mobil sehingga mudah mengalami
pencucian bila kondisi memungkinkan pergerakannya. Sifat
mobilitas K ini berhubungan berhubungan dengan kemudahan
pertukaran dengan kation lain dan ketersediaannya bagi tanaman.
Tingkat pencucian K tinggi merupakan penyebab utama defisiensi K
pada tanah-tanah masam. Salah satu usaha mengefisienkan
penggunaan K yaitu mengatur cara dan waktu pemberian pupuk
yang tepat. Hal ini merupakan alasan mengapa K diberikan lebih dari
satu kali (split application) selama masa tanam.
Dalam praktek, masalah kalium dapat didekati melalui
penelaahan kondisi tanah. Secara umum, tanah-tanah berpeluang
mengalami defisiensi kalium adalah tekstur berpasir, bahan induk
kapur (kalkareous), bahan induk masam dan miskin K, kadar bahan
organik tinggi, atau tanah-tanah mengalami pencucian lanjut
seperti Oksisol (Soepardi, 1977).
44
Lempeng liat tipe 2:1
Ion Kalium dan Amonium
Kation lain lebih kecil H+ , Na+ , Ca2+, dan lain-lain
Gambar 2.5. Mekanisme Fiksasi Kalium yang Terjebak pada
Lempeng Mineral Liat Ilit (Wood dan deTurk. 1941)
Analisis dan Interpretasi
Metode analisis kalium yang umum digunakan adalah
penetapan K dapat dipertukarkan (Kdd ), diperoleh dari K larut pada
analisis KTK. Patut disesalkan bahwa tidak ada uji tanah yang dapat
diterima secara umum yang mampu
menjelaskan Kdd serta
beberapa indeks tingkat pelepasan K untuk melengkapi penilaian
45
status K. Nilai K total mungkin dapat digunakan, meskipun Varley
menemukan hasil yang menyolok dari tanah Nepal dan Saint Helena.
Tanah pertama mengandung mineral mika dengan nilai K total 20
000 ppm (2%) tetapi hanya menunjukkan nilai Kdd 0.1 me/100g;
sedang tanah kedua menunjukkan K total 2 000 hingga 3 000 ppm
dan Kdd lebih dari 2.0 me/100g (Landon, 1984).
Perlu diingat bahwa level Kdd biasanya berubah bila tanahtanah menjadi kering. Oleh sebab itu, tidak jarang contoh tanah
menunjukkan nilai K cukup tinggi di laboratorium tetapi di lapangan
tanaman menunjukkan gejala defisiensi K. Jumlah K yang diperoleh
dengan menggunakan ekstraktan amonium-asetat seringkali sedikit
berbeda dibandingkan dengan pengekstrak asam encer. Namun
demikian, ekstraksi amonium- asetat menunjukkan keampuhannya
selama 15 hingga 20 tahun terakhir (Landon, 1984). Nilai kritik
kalium disajikan dalam Tabel 2.7.
Tabel 2.7. Nilai Kritik Kalium Tersedia Ekstrak Amonium
Asetat (Landon, 1984)
K Tersedia
Tempat Sumber
(ekstraksi amonium asetat)
Rendah Sedang
Tinggi
……....... (me/100g) ...............
0.03-0.2 0.2-0.4
<0.25 0.25-0.5
0.3-0.5 0.5-0.8
<0.15 0.15-0.6
0.4-0.8
>0.5
>0.8
>0.6
Malawi
AS
Sel.Baru
Inggris
Young & Brown (1962)
Thomas (1966)
Metson (1961)
MAFF (1967)
Sebagai pegangan umum, respon tanaman terhadap
pemupukan K tampak bila nilai K tanah <0.2 me/100 g dan tidak
tampak bila >0.4 me/100 g. Namun, batas ini masih bersifat
46
pertimbangan tergantung pada sifat-sifat tanah, lingkungan dan
tanaman. Hasil penelitian di Zimbabwe (Landon, 1984), mengenai
hubungan antara defisiensi K dengan tekstur tanah serta indeks
ketersediaan disajikan dalam Tabel 2.8.
Tabel 2.8. Hubungan Kdd dengan Tekstur (Landon, 1984)
Kisaran K Kdd (ekstrak amonium asetat)
Pasir
Lempung Liat Berpasir
……….……….. (me/100g) ……………….……………
Defisien (respon)
Marginal (respon)
Kecukupan *)
Kaya
<0.05
0.05-0.1
0.1-0.25
>0.25
<0.1
0.1-0.2
0.2-0.3
>0.3
<0.15
0.15-0.3
0.3-0.5
>0.5
*)Tetapi pemberian diperlukan untuk mencegah defisiensi)
Boyer (Landon, 1984) mengemukakan angka patokan
defisiensi K tanah-tanah tropika basah sebagai berikut (meskipun
menurut Jones dan Wild masih bervariasi menurut jenis tanaman
serta level produksi):
Minimum Mutlak : 0.07 hingga 0.20 me/100g
Minimum Relatif: paling rendah 2% jumlah basa
Nisbah K : Mg tinggi dalam tanah dapat menjadi petunjuk
defisiensi Mg, misalnya setelah pemupukan K. Pada tanah-tanah
KTK rendah, penambahan Ca dan Mg mungkin diperlukan untuk
mengimbangi pemupukan K. Pada persentase K tinggi (>25%),
permeabilitas dan struktur mungkin dipengaruhi, tetapi tidak
sebesar bila Na tinggi. Tanaman dalam kamar kaca atau buahbuahan, serapan Mg mungkin terhambat bila nisbah K : Mg berkadar
Mg rendah 2 : 1 (Landon, 1984).
47
Pada tanaman teh, Wibowo dan Verstrijden (1976)
memberikan status K atau Mg berdasar nisbah K/Mg sebagai berikut:
K/Mg <5
K/Mg >10
K/Mg = 8-9
:
:
:
K/Mg = 5-7
:
Teh cenderung defisiensi K,
Teh cenderung defisiensi Mg,
Kadar K dan Mg normal, atau keduanya
sama-sama rendah, dan
Kadar K rendah pada Mg normal atau
di atas normal
Secara umum, Reudering (Tobing, 1976) menetapkan nisbah
K/Mg normal tanaman teh antara 3 hingga 5.
2.5. Kalsium dan Magnesium
Pengapuran merupakan usaha mengatasi pengaruh buruk
akibat kemasaman tanah; antara lain ketersediaan P dan Mo rendah,
kekurangan unsur-unsur K, Ca, dan Mg; keracunan Al, Fe atau Mn,
serta penghambatan perkembangan jazad mikro tanah tertentu.
Pengertian klasik tentang pengapuran tanah yaitu
peningkatan pH hingga mendekati netral (pH=6.5). Namun hasil
penelitian mutakhir menunjukkan bahwa penyebab utama pengaruh
buruk bukan oleh ion H+, melainkan efek keracunan ion Al3+. Data
Vlamis (1953) merupakan bukti pernyataan tersebut (Tabel 2.9).
Penelitian Team Fakultas Pertanian, IPB (Anonymous, 1983)
pada Podzolik Merah Kuning Jasinga, Bogor, menunjukkan bahwa
pemberian kapur 20 ton/ha menekan Aldd dari 20.0 menjadi 6.3
me/100 g tanah dan meningkatkan produksi biji kacang tanah dari
2.6 hingga 38.9 g/pot. Selain itu, berbagai pakar menyarankan
bahwa penentuan jumlah kebutuhan kapur harus didasarkan pada:
(1) jenis tanaman yang akan diusahakan, dan (2) jumlah aluminium
yang harus dinetralkan agar dicapai pertumbuhan maksimum.
48
Bahan penetral kemasaman atau bahan kapur pertanian
adalah senyawa mengandung Ca dan Mg. Bahan ini meliputi kapur
tohor, kapur tembok, batu kapur (kalsit, dolomit), kulit kerang, dan
terak baja. Persyaratannya paling sedikit mengandung 50 persen
setara CaO atau 90 persen setara CaCO 3 . Di samping itu, harus
berukuran 100 persen lolos saringan 20 mesh, dan 80 persen lolos
saringan 60 mesh. Bahan organik dan pupuk TSP dapat
3
diperhitungkan sebagai bahan substitusi kapur karena mampu
menetralkan Aldd. Secara kasar, setiap ton bahan organik setara
satu ton kapur, dan setiap kuintal TSP setara 1/5 ton kapur. Dengan
demikian, kebutuhan kapur aktual adalah kebutuhan berdasar Al dd
dikurangi "discount factor" bahan organik dan pupuk TSP.
Tabel 2.9. Aluminium Sebagai Penghambat Tumbuh Tanaman
Jelai (Hordeum vulgare, L) (Vlamis, 1953)
BOBOT JELAI
Perlakuan
Simbol
pH
Ekstrak Tanah(ET)
ET + Kapur(K a)
ET + Ka + H2SO4 (AS)
ET+Ka+AS+Al2(SO4)(Al)
ET+Ka+AS+Al+MnSO4(Mn)
Al
Mn
Akar Tajuk Jumlah
4.2
5.8
4.2
4.2
4.2
.. (ppm)... ......mg/pot)…..…….
1.8
16 32
107
139
0.8
7 152
201
353
0.3 7
125 190
315
1.8 8
39 137
176
0.3 16 125 216
341
Selain sebagai bahan kapur, Ca dan Mg merupakan unsur hara
esensial bagi tanaman. Untuk kasus ini, pengertian pemberian Ca dan
Mg bukanlah pengapuran tetapi pemupukan seperti halnya pemberian
unsur hara lain ke tanah dalam memenuhi kebutuhan tanaman.
49
Sumber Ca dan Mg
Sumber utama Ca dan Mg di alam adalah batu gamping. Di
Indonesia, deposit batu ini tersebar luas dan terdapat hampir di
semua propinsi. Batu gamping dijumpai sebagai mineral kalsit
(CaCO3) atau dolomit (CaCO3.MgCO3), terbentuk secara organik,
mekanik atau kimia. Cara pertama merupakan proses terbanyak
sebagai endapan cangkrang kerang dan siput, karang (foraminifera),
atau ganggang. Penyebarannya dari bukit hingga pegunungan kapur
sepanjang pantai. Cara kedua berawal dari bahan kapur pertama,
perbedaannya setelah melalui perombakan kemudian diendapkan
tidak jauh dari tempat semula. Sedang cara ketiga terjadi pada
kondisi iklim dan lingkungan tertentu dalam air laut maupun air
tawar. Selain sebagai bahan kapur, Ca dan Mg merupakan unsur hara
esensial bagi tanaman.
Sifat dan Perilaku
Faktor-faktor yang mempengaruhi ketersediaan Ca antara
lain: (1) konsentrasi ion H+ (pH), makin rendah pH makin rendah
ketersediaan Ca, dan (2) sifat kation Ca dalam tanah, berkenaan
dengan tipe koloid dan persentase kejenuhan Ca.
Urutan
pembebasan Ca terikat pada koloid yaitu: bahan organik > kaolinit >
ilit > montmorilonit. Hubungan antara persentase kejenuhan Ca
dengan jumlah Ca yang dibebaskan berbentuk kuadratik. Pada
tanaman serealia, gejala kekurangan Ca ditandai oleh daun muda
tidak membuka, tetap menggulung dan mudah patah.
Di dalam tanah, magnesium dijumpai dalam bentuk: (1) larut
dalam air, (2) dapat dipertukarkan, (3) terjerap pada kisi mineral liat,
dan (4) berada dalam mineral primer; dan erat hubungannya dengan
bahan induk tanah. Pada tanah Loss kadar Mg adalah tinggi, dan
sebaliknya pada tanah tua adalah rendah. Selain itu, kadar Mg tinggi
erat pula kaitannya dengan kadar montmorilonit tinggi. Magnesium
merupakan penyusun khlorofil tanaman, karena itu kekurangan Mg
ditandai oleh khlorosis khas di antara tulang daun (interveinal
50
khlorosisis). "Penyakit kuning" pada lada di Sumatera Selatan dan
Lampung, khlorosis pada tanaman cengkeh di Sumatera Barat dan
teh di Jawa Barat, erat kaitannya dengan kekurangan Mg. Demikian
pula penyakit “grass tetany” yang menyebabkan kejang pada ternak
ruminansia, dilaporkan karena kekurangan Mg pada rumput pakan
ternak. Penggantian pupuk Fussed Magnesium Fosfat (FMP)
berkadar fosfat rendah dengan DSP atau TSP merupakan salah satu
penyebab Mg jarang diberikan melalui pemupukan.
Analisis dan Interpretasi
Secara normal, defisiensi Ca tampak pada tanah dengan nilai
KTK rendah dan pH < 5.5. Pemupukan K tinggi atau tanah dengan
cadangan K tinggi menghambat serapan Ca pada tanah netral.
Defisiensi Ca terjadi pula pada pH tinggi bila Na berlebihan (tanah
sodik). Pada kasus ini, pemberian Ca tidak hanya ditujukan untuk
memenuhi kebutuhan Ca tanaman tetapi juga untuk memperbaiki
struktur tanah yang hancur akibat dispersi oleh Na. Respon
terhadap pemberian Ca dapat terjadi pada tanah berkadar Ca dd <
0.2 me/100 g tanah.
Defisiensi Mg selain karena kadar Mg tanah rendah, juga oleh
sifat kompetitif dengan Ca atau K. Peningkatan nisbah Ca : Mg di
atas 5 : 1, dapat menyebabkan ketersediaan Mg menurun, meskipun
tanah termasuk kategori subur. Bila jumlah Mg jauh melebihi Ca,
unsur terakhir ini akan berkurang ketersediannya, dan struktur tanah
menjadi lebih lemah akibat terjadi deflokulasi liat. Nilai nisbah
seimbang sangat tergantung pada jenis tanah. Interpretasi hasil
analisis Mg disajikan pada Tabel 2.10.
51
Tabel 2.10. Interpretasi Nilai Mgdd
(Landon, 1984)
Level
Kisaran Komentar
(me/100 g) (ppm)
< 0.2 < 30
Rendah Dibutuhkan pemberian Mg
0.2-0.5
> 0.5
30-60 Medium Gunakan Kapur Mg bila
diperlukan pengapuran
> 60 Tinggi
Mg biasanya cukup
2.6. Unsur Mikro
Perombakan batu-batuan akan menghasilkan mineralmineral sekunder tertentu dengan mengikut-sertakan semua unsur
logam berat sebagai penyusun mikro. Sebagian kecil unsur mikro
dibebaskan setelah mineral primer memengalami perombakan dan
disintesis menjadi mineral liat, oksida logam, dan bahan organik.
Sedang mineral-mineral sekunder mengandung logam berat adalah
golongan mineral liat mengalami substitusi isomorfik (kaolinit,
trioktahedral, mika, montmorilonit, khlorit, dan lain-lain), yaitu
substitusi Al atau Si dengan logam mikro (Fe, Mn, Cu, Zn); serta
oksida dan hidroksida residual, terutama Fe (Loughnan, 1969;
Mitchell, 1964).
Mitchell (1964) mengemukakan analisis unsur-unsur mikro
terkandung pada berbagai jenis mineral berasal dari batuan beku
maupun endapan, disajikan pada Tabel 2.11. Penjelasan lebih lanjut
dikemukakan untuk masing-masing jenis unsur mikro.
Unsur Mikro Kation
Unsur mikro kation meliputi: Fe, Mn, Cu, dan Zn. Secara
pedogenesis, dua pertama dalam jumlah banyak di alam sebagai
52
penyusun makro; sedang dua terakhir relatif sedikit sehingga
berpeluang kekurangan. Pengaruh tanah terhadap keempat kation
berbeda-beda, tetapi pada kondisi tanah tertentu cenderung
berpengaruh umum yang sama. Faktor-faktor tersebut adalah: (1)
reaksi tanah (pH), (2) tingkat oksidasi dan pH, (3) reaksi dengan
unsur anorganik lain, dan (3) ikatan dengan bahan organik. Kelarutan
unsur mikro kation tinggi pada tanah masam, sehingga keracunan Fe
atau Mn sering terjadi, tetapi Cu dan Zn kekurangan akibat hilang
melalui pencucian.
Unsur Fe dan Mn sangat dipengaruhi oleh kondisi oksidasireduksi. Pada tanah tergenang (reduktif) ion Fe3+ atau Mn4+ berubah
menjadi Fe2+ atau Mn2+ sehingga ketersediaannya meningkat.
Sebaliknya bila tanah tergenang diperbaiki drainasenya maka jumlah
ion Fe atau Mn tersedia menjadi berkurang. Selain itu, ketersediaan
unsur mikro kation berkurang akibat keberadaan kation lain,
sehubungan dengan mekanisme kompetisi terhadap serapan oleh
akar. Baik Fe dan Mn maupun Cu dan Zn terikat kuat dengan bahan
organik dalam bentuk ikatan khelat logam-organik.
Secara alami, daerah tropika basah (tropical rain forest)
berpeluang besar mengalami masalah unsur mikro kation. Curah
hujan tinggi, reaksi tanah masam, tekstur tanah berpasir, topografi
berombak hingga bergelombang, merupakan kondisi umum area
pertanian lahan kering di Indonesia. Kekurangan unsur Cu dan Zn
secara alami muncul akibat hilang melalui pencucian dan erosi
terutama di lahan tegalan. Keracunan Fe dan Mn berkaitan dengan
drainase buruk, di mana ketersediaan kedua unsur meningkat
terutama pada daerah cekung, sawah atau rawa.
Pengelolaan tanaman secara intensif, disadari atau tidak,
dapat pula menjadi penyebab munculnya kekurangan ataupun
keracunan unsur mikro.
Pemupukan NPK berat merupakan
pendorong kekurangan; terlebih lagi bila digunakan pupuk NPK
beranalisis tinggi tanpa atau sedikit ikutan unsur mikro seperti lazim
digunakan (Urea, TSP dan KCl). Tindakan tersebut mempengaruhi
keseimbangan unsur hara dalam tanah ataupun tanaman.
53
Tabel 2.11. Mineral Primer Sumber Fe, Mn, Zn dan Cu
(Mitchell, 1964)
A. Batuan Beku
Stabilitas
Unsur Hara
Unsur Hara
Mineral
Utama
Mikro
Mengalami perombakan Mudah:
Olivin
Mg, Fe, Si
Ni, Co, Mn, Li, Zn, Cu, Mo
Hornblen
Mg, Fe, Ca,
Ni, Co, Mn, Sc, Li, V, Zn,
Al, Si
Cu, Ga
Augit
Ca, Mg, Al,
Ni, Co, Mn, Sc, Li, V, Zn,
Si
Pb, Cu, Ga
Biotit
K, Mn, Fe, Al, Si
Rb, Ba, Ni, Co, Sc, Li,
Mn, V, Zn, Cu, Ga
Apatit
Ca, P, F
Pb, Sr
Unsur-unsur lain yang jarang
Anorthit
Ca, Al, Si
Sr, Cu, Ga, Mn
Andesit
Ca, Na, Al, Si
Sr, Cu, Ga, Mn
Oligoklas
Na, Ca, Al, Si
Cu, Ga
Mengalami perombakan Sedang:
Albit
Na, Al, Si
Cu, Ga
Garnet
Ca, Mg, Fe,
Mn, Cr, Ga, Al, Si
Ortoklas
K, Al, Si
Rb, Ba, Sr, Cu, Ga
Muskovit
K, Al, Si
F, Rb, Ba, Sr, Ga, V
Titanit
Ca, Ti, Si
V, Sn
Unsur-unsur lain yang jarang
Ilmenit
Fe, Ti
Co, Ni, Cr, V
Magnetit
Fe
Zn, Co, Ni, Cr, V
Zirkon
Zr, Si
Hf
Mengalami perombakan Sukar:
Kuarsa
Si
54
B. Batuan Sedimen
STABILITAS
UNSUR HARA
MINERAL
UTAMA
Batu-pasir (sand-stone)
UNSUR HARA
MIKRO
Si
Zr, Ti, Sn, Th, Au,
Pt, dsb.
Batu-lapis (shale)
Al,Si, K
V, U, As, Sb, Mo,
Cu, Ni, Co, Cd, Ag,
Au, Pt, B, Se
Bijih besi (ion ores)
Bijih mangan (Mn ores)
Fe
V, P, As, Sb, Se
Mn
Li, K, Ba, B, Ti, W,
Co, Ni, Cu, Zn, Pb
Batu kapur dan dolomit
Endapan garam
Ca, Mg, Fe
K, Na, Ca, Mg
Ba, Sr, Pb, Mn
B, I
Penggunaan varietas unggul respon pemupukan secara terus
menerus, diikuti pengangkutan sisa panen ke luar lahan juga
mempercepat munculnya kebutuhan akan unsur mikro. Unsur Cu
dan Zn yang sedikit dalam tanah terangkut ke luar lahan dan tidak
dikembalikan melalui pemupukan. Pengairan berlebihan pada lahan
berdrainase buruk dapat menyebabkan tanaman keracunan Fe atau
Mn.
Unsur Mikro Anion
Unsur mikro anion (Cl, B, Mo) secara kimia mempunyai sifat
berbeda sehingga reaksi yang terjadi dalam tanah pun tidak akan
sama.
Khlor
Sebagian besar khlor dalam tanah dijumpai dalam bentuk
sangat larut, misalnya kalium khlorida. Ion Cl- tidak dijerap liat yang
bermuatan negatif dan oleh karena itu akan turut bergerak
mengikuti aliran air, baik ke atas maupun ke bawah. Di daerah
55
bercurah hujan tinggi, ion khlor dalam tanah rendah akibat hilang
melalui pencucian. Sedang di daerah kering atau setengah kering
akan dijumpai kadar khlor lebih tinggi, bahkan kadang-kadang
bersifat meracun tanaman. Penambahan khlor dari atmosfer diduga
dapat mencukupi kebutuhan tanaman, terutama untuk kondisi
seperti Indonesia yang merupakan kepulauan. Uap air laut
merupakan sumber khlor cukup tinggi sehingga masalah khlor di
Indonesia belum ada yang melaporkan. Ion Cl - meningkatkan laju
mobilitas Ni2+, Cu2+ dan Cd2+ melalui tanah. Hal ini mungkin secara
langsung berkaitan dengan tingkat pembentukan kompleks khlor
seperti diramalkan dari konstanta kestabilan. Tembaga dipegang
jauh lebih kuat dibandingkan Ni maupun Cd seperti ditunjukkan dari
jumlah volume pori yang dibutuhkan untuk memperoleh kembali
Cu3+ dalam efluen (larutan pencuci) dan yang berada sebagai bentuk
jerapan (Doner, 1978).
Boron
Ketersediaan dan penggunaaan boron sebagian besar
ditentukan oleh pH tanah. Boron sangat larut dalam keadaan
masam dan pada kondisi ini sebagian boron berada dalam bentuk
asam borat yang segera tersedia bagi tanaman. Pada tanah berpasir
bereaksi agak masam boron larut akan segera tercuci; demikian pula
pada tanah liat tidak begitu masam, kerena liat bermuatan negatif
tidak menjerap anion H2BO3- atau HBO32- Kecuali pada tanah liat
masam didominasi oleh liat tipe 1 : 1 yang mengalami patahan, anion
tersebut dijerap pada kisi yang bermuatan positif.
Pada nilai pH tinggi boron tidak begitu tersedia, kemungkinan
mengalami pengikatan oleh liat berkombinasi dengan adanya
kation-kation bivalen Ca atau Mg. Pemberian kapur berlebihan
seringkali menciptakan kekurangan boron. Boron yang berikatan
dengan senyawa organik dilepas setelah prombakan dan tersedia
bagi tanaman. Pada umumnya kadar boron lapisan tanah atas lebih
tinggi daripada lapisan bawah. Hal ini merupakan salah satu sebab
kekurangan boron terjadi pada musim kemarau. Pada saat
kekurangan air, akar tanaman terpaksa masuk lebih dalam untuk
56
memperoleh lebih banyak hara dan air sehingga kadar B rendah di
bagian bawah ini menyebabkan tanaman kekurangan. Akan tetapi
pada musim hujan, akar tanaman cukup memperoleh hara dan air
dari lapisan tanah atas sehingga boron tidak menjadi masalah.
Molibdenum
Reaksi tanah terhadap molibdenum hampir sama seperti
terhadap fosfor; misalnya Mo hampir tidak tersedia pada tanah
bereaksi masam. Dalam keadaan ini, ternyata anion molibdat
(MoO43-) bereaksi dengan mineral tanah seperti silikat, besi dan
aluminium.
Ion molibdat yang terikat dapat digantikan
kedudukannya oleh ion fosfat melalui pertukaran anion, suatu
petunjuk bahwa senyawa tanah yang sama dapat terlibat dalam
pengikatan molibdenum dan fosfat.
Ketersediaan Mo sangat menurun pada tanah masam,
sehingga kebijakan pengapuran tertentu khusus ditujukan agar
ketersediaan Mo meningkat. Molibdenum sangat penting bagi
bakteri Rhizobium, sehingga tanaman legum yang ditanam pada
tanah kalkareus seringkali menunjukkan respon terhadap pemberian
Mo.
57
Bab 3. Ketersediaan Hara dalam
Tanah
3.1. Pertukaran Ion
Pertukaran ion merupakan reaksi umum dalam cairan tanah.
Mekanisme ini sangat penting karena berkaitan dengan penyediaan
hara dan prinsip pemupukan.
Contoh reaksi perukaran ion adalah sebagai berikut:
(a).
Pertukaran kalsium pada pH rendah:
Misel
Ca + 2H+
Misel
H + Ca2+
Pertukaran berlangsung relatif cepat secara ekivalen (satu
molekul ion Ca bermuatan dua positif diganti oleh dua molekul
ion H bermuatan satu positif). Bila terjadi penurunan ion H+
atau penambahan ion Ca2+ (misal-nya melalui pengapuran),
maka reaksi beralih ke kiri. Sebaliknya, bila H+ bertambah dan
Ca2+ berkurang, reaksi mengarah ke kanan.
(b).
Bila diumpamakan jumlah kalsium, aluminium, hidrogen, dan
kation-kation lain (L) pada permukaan misel berada dalam
perbandingan 40, 20, 20, dan 20, maka keseimbangannya
dapat digambarkan sebagai berikut:
Misel
40Ca
20Al + 2H+
20H
20L
39Ca
Misel 20Al + Ca2+
22H
20L
58
(c).
Pemupukan KCl pada tanah cukup kalsium, reaksi pertukaran
adalah:
Misel
40Ca
20Al+7 K +7Cl-
20H
20L
7K
38Ca + 2 CaCl2
Misel 20Al + 2 LCl
19H + HCl
18L
Kalium terjerap berasal dari pupuk KCl merupakan K tersedia
bagi tanaman dan tidak hilang melalui pencucian.
Cara Perhitungan Ekivalensi:
Ekivalensi atau kesetaraan bobot suatu unsur, yaitu bila unsur
bereaksi dengan 1.008 gram H atau 8.0 gram O. Dalam perhitungan,
ekivalen dinyatakan sebagai Bobot Molekular/Atom dibagi Valensi:
me = BA/V
mg = BA/V x me
Contoh:
Bila diketahui hasil analisis Kdd = 1 me K/100 gram tanah,
beberapa kg KCl dibutuhkan untuk satu hektar (kedalaman olah = 2.0
cm) agar nilai Kdd tersebut menjadi 2 me/100 g?
Misalkan: kerapatan jenis zarah atau Bulk Density = 1.0, maka:
Berat 1 Ha = 10 000 x 10 000 x 2 dm3 x 1.0 = 2.106 kg
K dibutuhkan = 2.106 . 103 g/102 g x 1 me = 2.107 me = 2.107 x 39/1 g =
7.8.108 g = 780 kg
Jumlah KCl = 74/39 x 780 = 1.480 kg = 1.48 ton.
Catatan:
BA K = 39, C = 35, valensi ion K = 2
Bobot setara untuk dm3 = kg (BD =1.0)
59
3.2. Pertukaran Ion untuk Seskuioksida dan Sistim Liat
Pada tanah-tanah berumur lanjut seperti Ultisol dan Oksisol,
dijumpai seskuioksida cukup tinggi. Seskuioksida adalah oksida besi
atau aluminium terhidrasi, dengan rumus:
2 Al(OH)3 atau Al2O3. 3H2O
2 Fe(OH)3 atau Fe2O3. 2H2O
Seskuioksida disingkat R(OH)n; dengan jenis muatan
bergantung pada pH. Mekanisme reaksi seskuioksida dan sistim liat
pada pH 5 dan pH 6 adalah sebagai berikut:
Pada pH = 5, n = 3:
R (OH)no + 2H+
R (OH) (HOH)2 2+
R (OH)3o + 2H+
R (OH) (HOH) (HOH)2+
R(OH)(OH)(HOH)2+
Liat2-
KTK = 0
Muatan permukaan = 0, (zpt=zero point of charge)
Pada pH = 6:
R(OH)(HOH)(OH)2+
Liat 2-
R(OH)(OH)(HOH)1+
Liat 2-
+ OH
+ HOH
Terdapat muatan negatif 1, KTK = 1 me
Pertukaran kation erat hubungannya dengan daya-retensi (daya
ikat) tanah terhadap unsur. Bila ZA atau amonium sulfat {(NH4)2SO4},
natrium nitrat (NaNO3) atau Murriate of Kalium (MOP, KCl) diberikan ke
60
tanah, maka kation (NH4+ , Na+, dan K+) dijerap oleh koloid tanah dan
terhindar dari pencucian. Akan tetapi anion (SO42-, NO3-, dan Cl-) tidak
dapat diikat sehingga mudah tercuci mengikuti air tanah. Anion-anion
tertentu seperti PO43-, CO32-, dan SiO32- berikatan dengan kation besi,
aluminium, kalsium, atau magnesium membentuk senyawa tidak larut
dan terhindar dari pencucian. Sebagian ion fosfat terjerap dapat
digantikan SiO44- atau F-, dalam mekanisme pertukaran anion. Prinsip
pertukaran anion ini seringkali digunakan sebagai alternatif pemecahan
masalah fiksasi P.
3.3. Kapasitas Tukar Kation dan Persentase Kejenuhan Basa
Pertukaran Kation
Jumlah kation dapat dipertukarkan permukaan koloid
dinyatakan dalam mili-ekivalen per100 gram (me/100g) tanah, disebut
kapasitas tukar kation (KTK).
Parameter sifat fisiko-kimia ini
menunjukkan potensi kesuburan tanah dalam menyediakan unsur hara.
Pengukuran KTK digunakan sebagai petunjuk kasar tipe mineral liat;
karena ia ditentukan oleh macam liat dan jumlah bahan organik tanah
(Tabel 3.1). Makin tinggi mineral liat dan bahan organik, makin tinggi
nilai KTK. Mekanisme pertukaran kation dalam tanah seperti disajikan
dalam Gambar 3.1.
61
(www.soils.umn.edu/)
w
(www2.mcdaniel.edu)
Gambar 3.1. Mekanisme Pertukaran Kation dalam Larutan Tanah: ion
Al3+ dan K+ bertukar tempat dengan ion Ca2+ dan Mg 2+
tempat di perrmukaan koloid tanah .
Variasi nilai KTK beberapa mineral liat dalam Tabel 3.1
disebabkan oleh perbedaan: (a) sifat-sifat permukaan liat tempat reaksi,
(b) jumlah muatan listrik (substitusi isomorfik dan disosiasi ion H+), dan
62
(c) ukuran butir liat. Di bagian muka telah disinggung muatan
bergantung pH liat dan bahan organik. Pada kebanyakan tanah, nilai
kapasitas tukar kation berkaitan dengan pH tanah, jenis mineral liat dan
bahan organik.
Di bawah pH 6.0, muatan liat tampak stabil, bersifat permanen
dan berasal dari substitusi isomorfik. Di atas pH 6.0 terdapat muatan
bergantung pH pada kisi-kisi patah. Muatan koloid organik selalu
bergantung pada pH.
Tabel 3.1. KTK Mineral Liat dan Bahan Organik
(Brady, 1974)
Mineral liat
tipe
KTK
(me/100 g)
Kaolinit
Montmorilinit
Vermikulit
Illit
Haloisit
Bahan Organik
1:1
5 - 15
2:1
80 - 150
2 : 1 100 - 150
2:1
10 - 40
1:1
5 - 50
- 100 - 300
Pertukaran anion
Beberapa unsur hara esensial diserap tanaman dalam bentuk
anion, misalnya N, P, S, B, Mo, dan Cl berturut-turut sebagai NO3-,
H2PO4-, HPO42-, dan PO43; SO42- dan SO32-; HBO3- dan BO32-; H2MoO4-,
HMoO42-, MoO43- dan Cl-.
Umumnya komplek jerapan tanah bermuatan negatif (uraian
terdahulu); karena itu anion tidak dapat dijerap pada permukaannya.
Anion-anion dijerap bila komplek bermuatan positif; dijumpai pada
komplek dengan muatan bergantung pH saat pH rendah. Jerapan anion
63
oleh seskuioksida terjadi melalui penggantian OH- pada Fe dan Al
terhidrasi oleh anion-anion tersebut. Mekanis-menya sebagai berikut:
(a) >Al - OH
pH tinggi
>Al - OH2+
>Al - OH2+
+ H+
>Al - OH2
+
pH rendah
+ H2PO4+ NO3-
>Al - OH2HPO4
>Al - OH2NO3
(b) >Al - OH2+ + H2PO4
>Al - H2PO4 + OHterjadi pada pH rendah
Pada Oksisol atau Ultisol (Latosol atau Podzolik Merah Kuning),
lapisan tanah bawah (sub soil) banyak mengandung seskuioksida;
dengan demikian lapisan ini dapat menahan anion-anion seperti sulfat,
fosfat, nitrat, borat, molibdat, atau khlorida sehingga terhindar dari
pencucian. Bila pemupukan dosis tinggi dilakukan terus-menerus pada
tanah semacam ini, maka penimbunan anion terjadi di lapisan bawah.
Untuk pemanfaatannya diperlukan usaha pelepasan atau penambangan
kembali (daur ulang). Beberapa kasus di lapangan menunjukkan
kandungan sulfat rendah pada lapisan atas dan tanaman menampakkan
gejala kekahatan S. Tetapi, begitu akar tanaman mencapai lapisan
bawah, gejala hilang. Hal seperti ini dijumpai pula pada fosfat, sehingga
diperlukan usaha untuk menambang kembali (daur ulang). Alternatif
daur ulang misalnya melalui: (a) pengolahan dalam; (b) sistim perakaran
intensif; (c) penggunaan senyawa pelepas fiksasi fosfat, misalnya silika
dalam terak baja, atau (d) rekayasa biologi, misalnya inokulasi cendawan
Mikoriza dan bakteri pelarut fosfat.
Prinsip Penetapan KTK
Sampel tanah diekstrak dalam pelarut Amonium Asetat
(NH4Oac) hingga semua kation terjerap digantikan oleh ion NH4+.
Kemudian diekstrak kembali menggunakan larutan KCl 1N, agar semua
+
+
+
NH4 diganti oleh K . Ion NH4 yang terlepas ditetapkan melalui analisis
64
N, dan jumlah setaranya menunjukkan nilai KTK tanah. Metode
penetapan yang direkomendasikan untuk berbagai kondisi tanah
adalah:
(a). Tanah-tanah dengan muatan beragam: Ekstraksi KCl 1N pada pH
tanah tidak disangga, dengan catatan beberapa ion H+ dan Al3+
mungkin tidak terukur;
(b). Untuk tanah-tanah netral tidak berkapur dan bergaram: Ekstraksi
NH4OAc disangga pada pH 7.0; dan
(c). Untuk tanah-tanah lain termasuk tanah salin dan salin bergaram,
serta tanah mengandung Ca dan Mg karbonat: Ekstraksi NaOAC
disangga pada pH 8.2.
Selanjutnya hasil ekstraksi dipakai untuk mengukur kationkation dapat dipertukarkan secara individual. Nilai KTK pada tanahtanah tidak mengandung sulfat tinggi dapat diukur menggunakan 0.5 M
BaCl2/TEA disangga pada pH 8.2. Secara umum, kelas KTK lapisan
tanah atas disajikan pada Tabel 3.2 (Landon, 1984).
Nilai KTK dapat dijadikan petunjuk kasar pendugaan jenis
mineral liat, meskipun harus berhati-hati terutama bila tanah didominasi
lebih dari satu jenis mineral liat atau hidroksida.
Jenis tanah kaya mineral kaolinit atau haloisit (tipe 1:1) miskin
cadangan hara. Tanah lain bisa mempunyai KTK sama tetapi
mengandung liat tipe 2:1 dengan cadangan hara lebih banyak. Karena
KTK dan sifat kelembaban tergantung pada tekstur tanah, maka
terdapat hubungan searah antara KTK dengan PKB, khususnya pada
tanah dengan bahan induk dan latar belakang sejarah sama. Di samping
itu, tanah dengan kandungan alofan dan/atau seskuioksida tinggi,
mempunyai KTK sangat peka terhadap perubahan pH dan kepekatan
kation tinggi.
Pada umumnya penetapan KTK dilakukan dengan
menggunakan ekstraksi larutan garam disangga, misalnya: BaCl2 + TEA
(pH 8.2), NH4OAc (pH 7.0).
65
Tipe-tipe liat dominan dan bahan organik dikaitkan dengan KTK
disajikan dalam Tabel 3.3.
Tabel 3.2. Klasifikasi Umum Nilai KTK Lapisan
Tanah Atas (Landon, 1984)
NILAI KTK
KLASIFIKASI
(me/100 g)
>40
25 - 40
15 - 25
5 - 15
<5
Sangat tinggi
Tinggi
Sedang
Rendah
Sangat rendah
Tabel 3.3. Nilai KTK Umum Dijumpai dalam Mineral Liat dan
Bahan Organik (Landon, 1984)
Tipe lempeng liat
Kaolinit dan
Haloisit 1:1
Ilit 2:1
Montmorilonit 2:1
Vernikulit 2:1
Bahan Organik
Cadangan unsur
Kisaran KTK pada
pH 7.0
(me/100 gram liat)
Beberapa unsur
< 10
Kalium
Umumnya Mg, K, Fe, dll.
Umumnya Mg, K, Fe, dll.
15 - 40
80 - 100
+ 100
+ 200
Pengukuran KTK menggunakan garam disangga tidak dalam
kondisi pH tanah aktual. Beberapa ahli berpendapat bahwa KTK
sebaiknya ditetapkan dengan menggunakan garam tidak disangga agar
diukur pada pH tanah aktual. Penentuan KTK tanah masam dengan
NH4OAc 1N pH 7.0 menghasilkan nilai KTK tinggi karena sebagian NH4+
terjerap pada titik pertukaran bergantung pH. Ekstraksi menggunakan
garam netral tanpa disangga tidak akan menghasilkan hal tersebut. Nilai
66
KTK termasuk ion Al3+ (dan juga H+) disebut KTK Efektif (KTKE), perlu
ditetapkan pada tanah bereaksi masam.
Cara Penetapan KTK Efektif
Langkah-langkah penetapan KTK efektif adalah sebagai berikut:
Tanah diekstraksi dengan NH4OAC 1N mengeluarkan Ca, Mg, K
dan Na; dan
(2). Tanah diekstraksi dengan KCl 1N mangeluarkan ion Al3+ dan H+
(kemasaman dapat dipertukarkan). Jadi KTKE adalah jumlah ion
(Ca2++ Mg2++ Na++K++Al3++H+) me/100 g.
(1)
Contoh nilai KTK efektif disajikan dalam Tabel 3.4.
Tabel 3.4. Nilai KTK Efektif Podzolik Merah Kuning Norfolk
(Coleman et al., 1959)
pH
Aldd
(Ca+Mg)dd
KTK
efektif
…………………… (me/100 g) ………………..………………..
4.5
0.91
0.20
1.11
5.4
0.34
0.91
1.25
5.9
0.10
1.60
1.70
Persentase kejenuhan Basa (PKB)
Bila ion-ion dapat dipertukarkan dilihat hanya ion-ion basa, maka
diperoleh nilai Kapasitas Pertukaran Basa (S) suatu tanah. Kejenuhan
Basa (PKB) berbanding relatif dengan KTK; sehingga nilai S dapat
dihitung dengan persamaan:
Persentase Kejenuhan Basa (PKB) = S/KTK x 100
67
Nilai PKB berhubungan secara proporsional dengan basa-basa
terjerap. Nilai PKB 80 persen berarti 4/5 bagian tempat pertukaran
dijenuhi oleh basa-basa K, Ca, Mg, dan Na, serta 1/5 bagian oleh Al atau
H. Beberapa jenis tanah pertanian ditentukan sifat dan proporsi relatif
basa-basa tersebut. Seringkali diasumsikan bahwa untuk mencapai
produksi optimal diperlukan tanah bereaksi netral. Berarti bahwa
seluruh keasaman dinetralkan melalui penjenuhan tapak jerapan
(adsorption sites) dengan unsur-unsur basa. Namun demikian, pada
tanah-tanah masam ion aluminium dalam cairan tanah menjadi
pembatas reaksi pertukaran. Oleh sebab itu, prinsip netralisasi
kemasaman tanah berdasar pada jumlah ion Aldd banyak dianut. Pada
prinsipnya, tanaman tumbuh normal meskipun pH di bawah 5.0 asalkan
kejenuhan basa tinggi. Hal terakhir ini dijumpai pada tanah gambut
(peat).
Di bagian depan telah disinggung bahwa PKB dapat digunakan
mengevaluasi tingkat kesuburan tanah. Menurut klasifikasi FAOUnesco (Landon, 1984), PKB ditetapkan menggunakan ekstraksi
NH4OAc pada kedalaman tanah 20 hingga 50 cm mencirikan sifat
kesuburan tanah.
Contoh:
>50 % : Tanah-tanah Eutrik, lebih subur
<50 % : Tanah-tanah Distrik, kurang subur
Sebagai pegangan, kisaran nilai baku PKB suatu tanah adalah:
rendah (<20 %); sedang (20-60 %), dan tinggi (>60 %). Kompleks jerapan
tanah-tanah daerah kering (arid) umumnya didominasi unsur basa;
sedang daerah basah (humid) sedikit unsur basa tetapi lebih banyak ion
Al3+ serta H+. Pengertian tentang hal ini penting dalam mengevaluasi
kesuburan tanah.
Terdapat hubungan erat antara PKB dengan pH, di mana nilai
PKB menurun bila jumlah basa-basa berkurang dan berarti nilai pH
menurun. Keadaan ini sesuai dengan kenyataan bahwa pencucian K, Ca,
Mg, dan Na cenderung meningkatkan kemasaman tanah.
68
Bab 4. Reaksi (pH) Tanah
Istilah reaksi tanah berkaitan dengan reaksi yang terjadi dalam larutan
tanah akibat pengaruh senyawa-senyawa asam atau basa. Asam atau
basa adalah zat atau senyawa itu sendiri sedang masam atau alkalis
merupakan sifat dari larutan yang didominasi oleh asam atau basa.
Asam menurut Robert Boyle (1663) dalam Krauskopf (1979),
adalah suatu senyawa masam dan mempunyai kemampuan melarutkan
banyak senyawa, mengubah warna lakmus, dan bereaksi dengan basa
membentuk garam. Sedang menurut Arrhenius adalah senyawa
mengandung hidrogen yang melepas ion-ion hidrogen bebas bila
dilarutkan dalam air; dalam hal ini asam dicirikan oleh adanya ion
hidrogen. Bronsted dan beberapa pakar lain menyatakan bahwa asam
adalah molekul atau ion yang dapat memberikan ion H+ kepada molekul
atau ion lain, atau dengan kata lain asam merupakan "donor proton".
Penjabaran asam menurut Arrhenius:
HCl H+ + ClSedang menurut Bronsted:
+
-
HCl + H2O H3O + Cl
Basa adalah senyawa dalam larutan air menunjukkan rasa sabun,
pahit, mampu menetralkan asam, dan mengubah warna lakmus
kebalikan dari asam. Menurut Arrhenius semua basa dicirikan oleh
adanya ion OH-, dan secara umum dapat digambarkan sebagai berikut:
Ca2+ + 2 OH-
Ca(OH)2
69
Bronsted mengemukakan reaksi:
H2CO3 + OH-
HCO3- + H2O
Menurut Bronsted, basa adalah semua ion atau molekul yang mampu
bergabung dengan H+ (akseptor proton).
Alkali, berasal dari kata Arab yang artinya pahit; umumnya
digunakan bagi senyawa-senyawa basa kuat seperti NaOH, KOH, dan
Ba(OH)2; tetapi penggunaan istilah tersebut tidak konsisten karena
sering disamakan dengan basa. Bila HCl yang merupakan asam kuat
dilarutkan dalam air, maka ia akan mengalami kelarutan sempurna;
demikian pula halnya NaOH yang merupakan basa kuat. Reaksinya
sebagai berikut:
HCl
H + + Cl-
NaOH
Na + + OH-
Apabila HCl dan NaOH direaksikan pada volume dan kepekatan sama,
akan terjadi netralisasi, dengan reaksi sebagai berikut:
Na+ + OH- + H+ + Cl-
H2O + Na+ + Cl-
Secara sederhana, di mana Na+ dan Cl- tidak berpengaruh:
OH- + H+
H2O
Reaksi berjalan terus hingga titik keseimbangan pada kepekatan 10-7 M.
Jadi konstanta disosiasi air adalah:
H+ + OH-
H2O
Kw = [H+][OH-] = 10-14
70
Dalam pengertian sehari-hari, kita kenal istilah pH yang merupakan
logaritma negatif konsentrasi ion hidrogen. Pengertian pH untuk
menggambarkan reaksi tanah ditinjau berikut ini.
4.1. Kemasaman Tanah
Reaksi tanah atau kemasaman tanah dengan simbol pH;
+
merupakan logaritma negatif kepekatan ion-ion H dalam gram per
+
liter. Bila kepekatan ion H dinyatakan sebagai CH+, maka pH = log10CH+. Pada kepekatan H+ larutan 10-2 (1/100) gram ion per liter, nilai
pH = log10 10-2 (1/100) = 2. Air murni tidak masam ataupun alkalin
mengandung ion H+ dan OH- sama. Dalam larutan netral CH+ = COH+10-7;
pH = 7.0. Kelebihan H+ menandai tingkat kemasaman dan OH- tingkat
+
kealkalian. Dalam larutan air murni, kepekatan ion H dan OH adalah
-14
-5
+
-14
-5
-9
10 . Sebagai contoh COH = 10 , maka CH = 10 / 10 = 10 dan pH = 9.
Tanah-tanah di daerah basah dengan drainase baik cenderung bersifat
masam dan pH rendah. Tanah-tanah tegalan berdrainase baik biasanya
bersifat lebih masam daripada di dataran atau lembah karena pencucian
basa-basa lebih intensif.
Tanah menjadi masam disebabkan beberapa hal:
(1) pernapasan akar dan aktivitas jasad mikro perombak bahan organik
membebaskan kabon-dioksida (CO2) yang dalam air membentuk
asam karbonat; aktivitas akar melepaskan asam-asam organik
seperti asetat, sitrat, oksalat, laktat, humat, dan lain-lain,
(2) proses oksidasi bahan anorganik misalnya belerang dan nitrogen
menghasilkan asam anorganik sulfat dan nitrat,
(3) di daerah tropika basah, perombakan intensif menyebabkan ionion basa seperti Na+, K+, Ca2+ dan Mg2+ mengalami pencucian
hebat dengan konsekuensi ion-ion H+ masuk ke dalam komplek
pertukaran ion sebagai bahan koloidal, dan
(4) ion aluminium (Al3+) dan besi (Fe3+) membuat tanah-tanah menjadi
masam karena kedua ion mampu menghidrolisis air.
71
Ion OH- dari hidrolisis diikat menjadi aluminium atau besi
hidroksida, sedang ion H+ bebas menyebabkan pH tanah turun.
Mekanismenya sebagai berikut:
Al3+ + 3 H2O
Al(OH)3 + 3 H+
Fe3+ + 3 H20
Fe(OH)3 + 3 H+
Penggunaan pupuk tertentu dapat pula menyebabkan
kemasaman tanah. Pupuk-pupuk anorganik yang mengandung sisa
asam kuat seperti khlorida, nitrat dan sulfat bersenyawa dengan sisa
basa lemah misalnya amonium, akan menghasilkan kelebihan asam dan
menghidrolisis air menjadi ion H+. Contohnya ialah amonium-sulfat (ZA),
amonium-nitrat, atau amonium-khlorida. Sebaliknya, pupuk-pupuk
berupa garam sisa basa kuat dan asam lemah akan memberikan ekses
basa, misalnya kalsit (CaCO3) yang merupakan bahan kapur.
Pendapat semula tentang pengaruh jelek tanah masam
terutama karena efek ion H+ berlebihan mulai luntur setelah diketahui
keberadaan Al3+, Fe3+ atau Mn3+ ternyata lebih menunjukkan pengaruh
negatif terhadap pertumbuhan tanaman dibandingkan ion H+ tersebut.
Pada tanah sangat masam, konsentrasi ion-ion basa K+, Na+, Ca2+, dan
Mg2+ rendah, ketersediaan fosfor dan nitrat berkurang; dan kelarutan
aluminium, besi, dan mangan meningkat sehingga berpengaruh
meracun tanaman. Sebaliknya, pada tanah-tanah alkalin kelarutan
aluminium, besi, mangan, serta kation-kation logam lain seperti seng
dan tembaga menurun karena bereaksi dengan ion OH- membentuk
kompleks logam hidroksida yang mengendap dan sukar larut.
Penurunan kelarutan ion-ion Al3+, Fe3+ dan Mn3+ dengan
meningkatkan pH akhir-akhir ini digunakan dasar mengatasi pengaruh
buruk tanah masam melalui pengapuran. Kelarutan Cu dan Zn rendah
pada tanah alkalin seringkali menjadi masalah bagi pertanian; demikian
pula bila praktek pengapuran dilakukan berlebihan.
Masalah
ketersedian fosfor juga sering dijumpai pada tanah-tanah alkalin,
kalkareus atau pengapuran berlebihan; hal ini berkaitan dengan reaksi
72
ion-ion fosfat dengan ion-ion kalsium membentuk senyawa-senyawa
apatit yang sukar larut. Hal ini akan dibahas dalam tinjauan berikutnya.
Penggunaan parameter reaksi tanah atau pH sebagai penduga
kesuburan kimia tanah masih dianut hingga saat ini, dibandingkan
parameter-parameter lain seperti Eh atau aktivitas ion. Keampuhan
adalah dari kemudahan cara penentuan di laboratorium maupun
lapangan menggunakan metode dan alat sederhana.
Analisis dan Interpretasi
Cara pengukuran pH yang lazim dilakukan di laboratorium
adalah mengekstrak tanah pada perbandingan 1:1, 1:2.5, atau 1:5
menurut kebiasaan masing-masing. Pengekstrak umum adalah H2O,
larutan KCl , NaF, atau CaCl2. Nilai pH air biasanya meningkat dengan
makin encer suspensi; tetapi hal ini tidak selalu terjadi.
Pengukuran menggunakan media larutan seperti CaCl2 dan KCl,
kadang-kadang lebih disukai sebab kepekatan larutan uji lebih mewakili
kepekatan garam dalam larutan tanah alami dan nilainya kurang
dipengaruhi oleh nisbah larutan. Nilai pH tanah dari penetapan
menggunakan pelarut air disebut kemasaman aktual atau kemasaman
aktif, sedang pelarut CaCl2 atau KCl disebut kemasaman potensial atau
kemasaman cadangan. Pada kemasaman aktual hanya ion H+ berada
dalam larutan terukur, sedang kemasaman potensial selain ion H+ dalam
larutan juga termasuk ion H+ terjerap dan dapat dipertukarkan. Pelarut
NaF digunakan untuk mengetahui keberadaan alofan pada jenis tanah
Andisol, yaitu bila pH NaF > 10.
Untuk tanah-tanah daerah sedang (temperate) dan beberapa
tanah tropika, nilai pH dengan pelarut 0,01 M CaCl2 seringkali lebih
baik; nilai pH dengan pelarut CaCl2 ini 0.5 hingga 0.9 unit lebih rendah
dari pelarut air dan perbedaannya biasanya lebih besar pada tanahtanah netral dari pada masam. Demikian pula nilai pH pelarut KCl
umumnya lebih rendah dibandingkan dengan pelarut air, kecuali pada
73
tanah-tanah Oksisolik kaya seskuioksida. Hal terakhir ini dapat
dijelaskan melalui mekanisme sebagai berikut:
Tanah pada Umumnya: pH H2O > pH KCl
Misel
H
H
H + KCl
H
H
K
H
H + HCl
H
H
Misel
H + + Cl-
HCl
Tanah-tanah Tua (kaya seskuioksida): pH H2O < pH KCl
Seskui
oksida
OH
OH + KCl
OH
OH
Seskui
oksida
KOH
Cl
OH + KOH
OH
K + + OH-
Nilai pH lapangan ditentukan: (a) keadaan redoks (reduksioksidasi), (b) kepekatan garam, dan (c) kepekatan CO2. Terdapat variasi
pH di antara contoh tanah pada kedalaman, waktu, tempat, dan musim.
Dengan demikian, pH tidak pernah digunakan secara tepat untuk
keperluan pertanian sepanjang musim sehingga diperlukan pengukuran
setiap waktu; pembacaan kisaran sekitar 0.2 unit dapat diterima.
Batas toleransi tanaman sangat bervariasi, tetapi hampir semua
tanaman tumbuh baik pada pH netral, dengan nilai pH (tanah : air =
1:2.5) antara 6.3 hingga 7.5. Hubungan pH dengan ketersediaan hara
disajikan dalam Gambar 4.1.
74
Beberapa pengaruh penting pH:
Nilai pH rendah (<5.5):
(1). Fosfat:
Ion fosfat berikatan dengan besi dan aluminium membentuk senyawa yang
tidak tersedia bagi tanaman,
(2). Unsur Mikro:
Semua unsur mikro kecuali Mo menjadi lebih tersedia dengan meningkatnya
kemasaman; kekurangan jarang terjadi dibawah pH 7,
(3). Aluminium:
Ion Al dibebaskan dari lempeng liat di bawah nilai pH 5.5 dan menjadi
seimbang dengan kompleks liat; tanah-tanah dengan pH rendah harus
ditentukan nilai Aldd untuk mengetahui potensi keracunan Al; dan
(4). Mineralisasi:
Di bawah pH 5.5 aktivitas bakteri berkurang dan mineralisasi bahan organik
dihambat.
Nilai pH tinggi (>8.0): (Hanya dijumpai pada tanah sangat alkalis/salis)
(1). Fosfat:
Bila terdapat kalsium, fosfat cenderung dikonversikan ke dalam bentuk Cafosfat, dan ketersediaan bagi tanaman berkurang. Di atas pH 8.5 adanya
Natrium (lihat butir 3 di bawah) biasanya meningkatkan ketersediaan fosfat
melalui pembentukan Na-fosfat yang mudah larut,
(2). Boron:
Keracunan Boron seringkali dijumpai pada tanah salin dan sodik,
(3). Natrium:
Kebanyakan pH tanah di atas 8.6 cenderung menunjukkan persentase
Natrium dapat dipertukarkan >15, dan akan dijumpai kemungkinan perlu
adanya reklamasi struktur tanah,
(4). Mineralisasi:
Nilai pH tinggi menekan aktivitas bakteri dan juga mineralisasi bahan organik;
d
(5). Unsur Mikro:
Ketersediaan berkurang dengan meningkatnya pH, kecuali Molibdenum.
75
(www.agriculturesolutions.com/Resources/The-Im.)
Gambar 4.1. Hubungan antara pH dan Ketersedian Hara
1.2. Penetralan Kemasaman Tanah
Tanah masam atau alkalin pada prinsipnya dinetralkan melalui
penambahan ion H+ atau OH-. Peningkatan pH tanah (pengurangan
sifat kemasaman) dilakukan melalui pemberian kapur, dan sebaliknya
penurunan pH (pengurangan sifat kebasaan) dengan pemberian
belerang. Sumber kemasaman dapat bereaksi dengan bahan kapur,
misalnya CaCO3 .
76
Reaksi dengan ion Al 3+ bebas:
Ca2+ + HCO3 - + OH+
CaCO3 + H2O
Al3+ + 3 OH-
Al(OH)3
mengendap
Reaksi dengan ion Al 3+ pada kompleks jerapan:
Ca2+ + HCO3- + OH+
CaCO3 + H2O
Misel
Al + Ca2+
Misel
Al3+ + 3 OH-
Ca + Al3+
Al(OH)3
mengendap
Pada bagian depan telah disinggung bahwa pengapuran lebih
ditujukan untuk menetralkan pengaruh buruk ion Al dan/atau Fe dan Mn
daripada penetralan ion H+. Oleh sebab itu, kebutuhan kapur suatu
areal dapat diperhitungkan melalui reaksi ekivalensi seperti halnya pada
Bab Pertukaran Ion.
77
Bab 5. Air Bagi Kehidupan
Tanaman
5.1. Air dan Pertumbuhan Tanaman
Air mutlak dibutuhkan bagi makhluk hidup termasuk tanaman. Kurang
lebih 90 persen penyusun tubuh makhluk hidup terdiri dari air dan
hampir setiap proses metabolik tanaman secara langsung atau tidak
langsung dipengaruhi suplai air. Pada jaringan tanaman hidup
terkandung 85 hingga 95 persen air (Chapman dan Carter, 1976).
Noggle dan Fritz (1977) mengemukakan fungsi air secara umum
bagi tumbuhan, yaitu sebagai:
(1) komponen terbanyak penyusun protoplasma,
(2) medium atau pelarut unsur hara dan transportasi dar tanah ke
tanaman, dari sel ke sel, jaringan ke jaringan, dan organ ke organ
lain,
(3) komponen yang dibutuhkan dalam proses fotosintesis,
(4) penentu mekanisme penutupan dan pembukaan stomata,
(5) media dan sekaligus pereaksi pada bagian-bagian aktif dalam
proses metabolisme, dan
(6) medium mempertahankan turgor sel dan bahan untuk
transpirasi.
Air diserap tanaman adalah air tersedia dalam tanah; yaitu
jumlah air berada antara pF 2.7 (kapasitas lapang) dan 4.2 (titik layu
permanen). Jumlah tersedia beragam menurut kisaran pF di atas
dan tergantung pada kadar bahan organik, tekstur, dan macam liat
tanah.
78
Air tersedia antara kapasitas lapang dan titik layu permanen
adalah konstan dan tidak bergantung pada curah hujan, sehingga
jumlah maksimumpun merupakan nilai konstan. Akan tetapi, jumlah
aktual air segera tersedia (AST) bergantung curah hujan (CH) dan
evapotranspirasi potensial (ETP). Selama CH lebih besar dari ETP,
maka penguapan diimbangi jumlah hujan jatuh. Begitu ETP lebih
besar dari CH, maka kekurangannya akan dipenuhi oleh air dalam
tanah. Pada titik ini jumlah AST berkurang. Bila ETP terus menerus
lebih besar dari CH, maka AST terus berkurang, hingga suatu saat
mencapai keadaan di mana tanaman tidak lagi mampu menyerap air
tanah.
Di antara sejumlah faktor lingkungan yang berpengaruh
terhadap pertumbuhan tanaman, air tersedia (AT) merupakan faktor
paling beragam. Karena AT merupakan sumber utama air maka
pemakaian konsumtif oleh tanaman merupakan faktor pembatas
tumbuh terpenting. Keperluan total air tanaman tidak saja
bergantung pada pemakaian konsumtif air oleh bagian-bagian atas
tanaman, tetapi juga kehilangan air melalui perkolasi dan aliran
permukaan.
Viets (1962) mengemukakan hubungan ketersediaan air tanah
dengan pertumbuhan tanaman. Pada kondisi tanah kering, lapisan
tanah lebih dalam (sub-soil) tidak mengandung air tersedia untuk
eksploitasi, tetapi pada kondisi basah, kelembaban lapisan ini
merupakan cadangan air yang sangat berarti. Oleh sebab itu
penetrasi akar ke bagian lebih dalam dapat memperbesar jumlah air
tersedia bagi tanaman. Sehingga usaha memacu pertumbuhan akar
ke bagian lebih dalam sangat penting dalam mengatasi masalah
kekurangan air pada pertanian non-irigasi. Hal sama berlaku bagi
tanaman palawija setelah padi sawah pada kondisi air terbatas.
Tangkuman (1975) menyatakan bahwa kekurangan air pada
fase pembungaan hingga pengisian polong kedelai sangat
menurunkan produksi biji; dan menurut Stoker (1974) kekurangan
air pada fase pengembangan polong menurunkan produksi lebih
besar dibandingkan fase lain.
Doorenbos dan Pruitt (1977)
79
mengemukakan bahwa kebutuhan air tanaman kedelai selama masa
pertumbuhannya adalah sebanyak 318.93 mm. Pada fase vegetatif
hingga umur 35 hari setelah tanam dibutuhkan 125.97 mm; dan fase
pertumbuhan generatif hingga berumur 85 hari dibutuhkan 202.96
mm.
Untuk tanaman jangung, Doorenbos dan Kassam (1979)
mengemukakan kebutuhan air antara 500 hingga 600 mm selama
fase pertumbuhannya. Periode kritik tanaman terhadap stres air
terjadi mulai fase pembungaan sampai pengisian biji (Doorenbos
dan Pruitt, 1977). Kekurangan air pada saat polinasi mengurangi
jumlah dan ukuran biji; dan pada fase pengisian biji menyebabkan
penurunan produksi 40 persen dari kecukupan air (Downey, 1971).
Denmead dan Shaw (1960) menyatakan bahwa produki jagung
menurun 35% bila terjadi kekurangan air pada awal pertumbuhan,
dan 43% bila kekurangan pada fase pengisian tongkol. Keadaan ini
menunjukkan keseriusan pengaruh stres air pada tanaman jagung.
5.2. Air dan Perilaku Unsur dalam Tanah
Keberadaan air dalam tanah menentukan sifat aerobik dan
anaerobik, yang selanjutnya mengatur perilaku serta sifat
ketersediaan unsur-unsur hara bagi tanaman.
Parr (1969) mengemukakan bahwa bila tanah digenangi
mula-mula akan mendorong perkembangan jazad mikro fakultatif
anaerob kemudian obligat anaerob. Menurut Alexander (1961) jazad
mikro tersebut akan mengubah ion-ion NO3-, SO42-, Fe3+, Mn4+/3+
menjadi gas NO, N2O, atau N2, SO2 atau H2S, Fe2+, dan Mn2+.
Perubahan ini menyebabkan N dan S menjadi tidak tersedia karena
hilang ke atmosfer, sedang Fe dan Mn ketersediaannya meningkat
dan dapat menyebabkan racun bagi tanaman.
Menurut Okajima (1975) perubahan besi bermartabat dua
dimulai pada nilai redoks potensial antara +300 hingga +200 mV,
sedang mangan bermartabat empat menjadi dua pada nilai redoks
80
antara +400 hingga +200 mV. Konsentrasi besi dan mangan valensi
dua tinggi pada tanah sawah tergenang mencapai redoks -200 mV
(Ponnamperuma, 1964; Chang, 1971; Suhardjo, 1973).
Nilai Eh merupakan penciri paling penting dalam evaluasi
status unsur dalam tanah. Berdasar pada hubungan antara sifat-sifat
tanah dan pertumbuhan tanaman, maka status redoks dikelaskan ke
dalam empat kategori: oksidasi, reduksi lemah, reduksi sedang, dan
reduksi kuat (Tabel 6.1). Perilaku unsur S mirip N sehingga secara
analog perilaku unsur ini dapat diduga. Unsur P dalam bentuk ionion mono-, maupun di-fosfat mudah mengalami reaksi kompleks
dengan ion-ion logam berat seperti Fe dan Mn sehingga tidak
tersedia (fiksasi P). Perubahan bentuk ion Fe maupun Mn secara
tidak langsung mempengaruhi kekuatan reaksi dan sekaligus
menentukan tingkat ketersediaan P. Tanaman palawija ditumpang
gilir dengan padi sawah termasuk kategori tanaman darat seperti
disebut dalam Tabel 5.1.
5.3. Air dan Serapan Hara
Unsur hara bergerak dalam air tanah melalui tiga mekanisme,
yaitu: aliran masa (mass flow), difusi (difusion), dan kontak akar (root
interception). Ketiga mekanisme ini berjalan baik bila kondisi air
tersedia cukup. Menurut Barber (1976), terdapat hubungan erat
antara jumlah dan persen volume dengan difusi unsur hara; bila
kedua komponen meningkat maka difusi unsur juga meningkat.
Soepardi (1985) mengemukakan bahwa aliran massa penting dalam
membawa unsur Ca dan S ke permukaan akar, sedang pergerakan P
sangat ditentukan oleh difusi. Pergerakan K, Mg dan N tampaknya
sangat ditentukan oleh aliran masa maupun difusi. Pertukaran unsur
hara di sekitar permukaan tanah dengan permukaan akar terjadi
melalui mekanisme pertukaran kontak.
81
Tabel 5.1. Gradasi Status Redoks Tanah (Liu, 1985)
Status
Redoks
Oksidasi
Kisaran
Eh (mV)
>400
Reduksi
rendah
Reduksi
sedang
400-200
Reduksi
<(-100)
00-(-100)
Reaksi
O2 berlebih,
material dalam
bentuk oksidasi
O2 ,NO3- dan
Mn4+ direduksi
Fe3+ direduksi;
senyawa organik
direduksi
CO2
dan H+
direduksi
Pertumbuhan
Tanaman
Baik bagi tanaman darat;
tidak baik bagi padi
Pertumbuhan padi normal;
tanaman darat terganggu
Tanaman darat terganggu
Tanaman padi terganggu
oleh senyawa reduksi
Translokasi air
Potensi air atmosfer biasanya lebih rendah dari potensi air
tanah. Perbedaan ini menyebabkan terjadi pergerakan air dari tanah
ke atmosfer melalui tubuh tanaman. Umumnya potensi air dalam
jaringan daun tidak banyak berbeda dengan tanah. Perbedaan
potensi yang besar dijumpai di sekitar jaringan pembuluh daun,
stomata dan atmosfer.
Tingkat pergerakan air memotong
permukaan daun ke atmosfer ini terjadi secara proporsional
terhadap perbedaan tekanan di antara kedua bagian jaringan.
Pergerakan air tanah-tanaman-atmosfer merupakan persediaan air
yang sangat penting bagi organ dan jaringan tanaman.
Ada tiga langkah utama translokasi air, yaitu: (1) transpor
sentripetal larutan tanah melalui korteks akar menuju pembuluh
kayu di bagian silinder pusat, (2) transpor vertikal dari akar menuju
daun, dan (3) pelepasan air berupa molekul gas ke atmosfer.
Air diserap akar melalui jaringan epidermis, korteks,
endodermis, masuk ke pembuluh kayu dan tapis ke selinder pusat.
Endodermis yang membatasi korteks dengan selinder pusat secara
umum dicirikan oleh jaringan bergabus. Jaringan ini tampak pada
dinding sel radial dan transfersal, dikenal sebagai selubung kaspari,
82
terbentuk dari bahan lipid dan lignin yang mempunyai resistensi
tinggi terhadap pergerakan air dan solut.
Setelah mencapai silinder pusat, pergerakan air dari akar
menuju ke bagian tajuk terjadi melalui ikatan pembuluh kayu
(xylem). Ikatan pembuluh bersifat kapiler sehingga pergerakan air
ke atas dibantu oleh daya kapilaritas. Namun demikian, daya isap
tajuk terbesar adalah pergerakan akibat perbedaan tekanan air
dalam tanah dan tajuk yang tinggi melalui proses transpirasi.
Pada siang hari, penyinaran matahari menyebabkan suhu di
sekitar permukaan tajuk tanaman meningkat. Energi panas
menyebabkan perubahan air dalam jaringan menjadi uap kemudian
keluar melalui stomata atau bagian lain yang terbuka. Akibat
penguapan, air tajuk berkurang sedang dalam tanah tetap tinggi
sehingga terjadi aliran menuju tajuk melalui akar tanaman. Selain
suhu, penguapan dipercepat bila ada angin.
Air tersedia
Air tersedia dalam tanah sangat beragam, tergantung pada
kadar bahan organik, tekstur dan macam liat. Pada tanah pasir, air
tersedia lebih rendah dibandingkan tanah liat karena perbedaan pori
mikro yang menahan air dari gaya tarik bumi. Menurut Soepardi
(1977), kebutuhan air tanaman tidak hanya cukup dilihat dari air
tersedia dalam kisaran kapasitas lapang dan titik layu; tetapi dilihat
dari air segera tersedia yang ditentukan oleh curah hujan dan
evapotranspirasi potensial. Apabila curah hujan lebih tinggi dari
evapo-transpirasi, maka kehilangan air melalui penguapan akan
diimbangi penambahan air hujan. Sebaliknya, pada saat
evapotranspirasi lebih tinggi, maka kehilangan air akan diimbangi
oleh air dalam tanah. Keadaan ini berlangsung hingga titik di mana
air tidak lagi tersedia bagi tanaman.
Menurut Wiesner (1970), suhu tinggi, kelembaban rendah
disertai kecepatan angin tinggi menyebabkan evapotranspirasi besar
83
dan dapat mengganggu pertumbuhan tanaman bila air tanah tidak
mencukupi. Nilai evapotranspirasi aktual maupun potensial pada
fase pertumbuhan tertentu menentukan nilai faktor stres harian
(Hiler dan Clark). Turner et al. (1984) menyebutkan bahwa tanaman
dikatakan mengalami kekurangan air (stres air) apabila mengganggu
atau merusak pertumbuhan tanaman. Hiler dan Howel (dalam
Taylor, Yordan, dan Sinclair, 1983) menghubungkan stres dengan
penurunan hasil.
5.4. Neraca Air
Neraca air adalah hubungan antara aliran air masuk dan
keluar dari suatu matriks tanah untuk periode tertentu. Air masuk
berupa hujan, irigasi atau air bawah tanah (ground water).
Sedangkan air keluar berupa aliran permukaan, evapotranspirasi dan
perkolasi.
Selisih antara air masuk dengan keluar disebut simpanan air
tanah; sangat beragam satu daerah ke daerah lain yang ditentukan oleh
pengaruh berbagai faktor, seperti iklim terutama hujan, sifat tanah,
topografi, drainase, dan siklus air daerah bersangkutan.
Untuk daerah pertanian beririgasi, neraca air secara skematik
dirumuskan sebagai berikut:
Sn = (IRN + Pn) - (On + ETn + PRKn + Rn)
di mana:
Sn
IRn
ETn
Pn
On
=
=
=
=
=
PRKn =
Rn
=
simpanan air tanah pada hari ke n
jumlah air irigasi pada hari ke n
evapotranspirasi hari ke n
jumlah hujan pada hari ke n
jumlah air keluar (out flow) dari daerah irigasi
pada hari ke n
jumlah perkolasi pada hari ke n
jumlah rembesan (seapage) pada hari ke n
84
Efisiensi pemakaian air merupakan perbandingan antara
jumlah air irigasi yang diperlukan tanaman untuk evapotranspirasi
(ET tanaman) dengan jumlah air irigasi diberikan pada periode
tertentu. Jumlah air irigasi untuk ET tanaman adalah Et tanaman
dikurangi jumlah hujan efektif yang terjadi di daerah irigasi.
Pengertian ini hanya berlaku untuk tanaman yang tidak memerlukan
penggenangan, di mana perkolasi selama pemberian air irigasi
merupakan kejadian tidak dapat dihin- dari, sehingga perkolasi padi
sawah bukan merupa- kan proses kehilangan air.
Perubahan simpanan air tanah (storage) dari hari pertama ke
hari berikutnya dianggap nol (delta S=0). Dengan asumsi bahwa
pada hari pertama S=0, maka untuk selanjutnya persamaan neraca
air adalah sebagai berikut:
IRn + Pn - On - ETn = PRKn + Rn
5.5. Air dan Pengolahan Tanah
Pengolahan tanah merupakan tahap pertama dari berbagai
tahap produksi tanaman. Lama pengolahan tanah akan berpengaruh
terhadap kualitas hasil olahan dan besarnya jumlah air yang dibutuhkan
untuk pertumbuhan dan hasil tanaman. Keadaan ini terjadi karena
kegiatan pengolahan tanah dimaksudkan untuk menciptakan kondisi
optimal bagi pertumbuhan tanaman. Pada tahap ini, air irigasi yang
diperlukan relatif banyak dibandingkan dengan produksi berikutnya
(Valera dan Wickham dalam Pasandaran dan Taylor, 1984).
Ketepatan jumlah air yang diperlukan dalam proses
pengolahan tanah tidak saja berpengaruh terhadap kualitas hasil
olahan maupun produksi akan tetapi juga efisiensi penggunaan air.
Penggunaan air yang lebih efisien akan mengakibatkan:
85
(1) luas daerah mendapatkan air irigasi meningkat dengan jatah
pemberian air sama,
(2) cadangan air lebih banyak tersedia untuk memenuhi kebutuhan
air tahap produksi berikutnya, dan
(3) meningkatnya intensitas jadwal penanaman.
Keterlambatan waktu pengolahan tanah akan menunda
jadwal penanaman dan secara keseluruhan mengganggu sistim
irigasi, sehingga efisiensi penggunaan air tahap produksi menurun.
Kebutuhan air pertanian yang makin meningkat disebabkan
bertam-bahnya intensitas dan luas pertanaman.
Upaya
meningkatkan efisiensi penggunaan air irigasi untuk keperluan
tanaman di lahan petani dapat dicapai apabila jumlah air yang
dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman yang tepat telah tersedia.
Sampai saat ini kebutuhan air tanaman padi, jagung, kedelai
dan palawija lain hanya ditentukan berdasarkan perkiraan yang
diperoleh dari pengalaman; misalnya untuk palawija 0.25
liter/detik/ha. Angka ini digunakan untuk semua jenis tanah dan
jenis tanaman palawija; padahal kebutuhan air berbagai jenis tanah
dan tanaman berbeda. Itulah sebabnya jatah air irigasi tidak
terpenuhi (Anonimous, 1986).
5.6. Efisiensi Penggunaan Air
Pentingnya air untuk produksi tanaman pangan telah
diketahui pada lahan kering maupun sawah. Petani harus mengelola
air secara efisien untuk memperoleh keuntungan.
Pengertian efisien berkaitan dengan jumlah air dibutuhkan untuk
memperoleh hasil, bahan organik maupun produksi. Terbatasnya
sumber air serta makin luasnya areal pertanaman menyebabkan
masalah kekurangan air menjadi serius. Apabila petani dapat
mengefisienkan penggunaan air, maka tidak saja akan memperoleh
keuntungan segi produksi, tetapi juga makin luasnya areal tanam. Oleh
86
sebab itu, masalah konservasi air sangat penting terutama pada musim
kering.
Departemen Sumber Air Negara Bagian Kalifornia (Hagan,
1976) mempelajari secara detail metode konservasi sumber air
pertanian. Pendekatan dikemukakan antara lain:
1. Efisiensi penggunaan air hujan,
2. Pencegahan rembesan pada penampungan dan saluran-saluran,
3. Penentuan pertanaman meliputi varietas, waktu tanam,
populasi tanaman, pola tanam, dan irigasi,
4. Pengurangan evaporasi vegetasi, tanah, dan permukaan tanah,
5. Pemberantasan gulma,
6. Seleksi metode irigasi yang paling efisien, penjadwalan irigasi
(waktu dan jumlah) untuk mengoptimalkan respon tanaman dan
penghematan air,
7. Sistem irigasi atomatik,
8. Drainase permukaan dan bagian bawah tanah,
9. Pengelolaan garam dan konsep minimalisasi pencucian hara,
10. Penyempurnaan institusi yang menangani,
11. penambahan air bawah tanah secara buatan untuk menyuplai
air bagi sumber air bawah tersebut dalam kaitannya dengan
suplai air permukaan, dan
12. modifikasi cuaca.
87
Bab 6. Hara Bagi Kehidupan
Tanaman
6.1. Hara Esensial/Non-Esensial
Tanaman, termasuk semua jazad hidup, membutuhkan makanan untuk
energi dalam proses-proses pertumbuhan. Tanaman tinggi
memperoleh makanan dari senyawa anorganik sederhana yang diserap
dari atmosfer atau dari tanah.
Karbon dioksida atmosfer mencukupi karbon yang
dibutuhkan tanaman dalam membentuk gula, pati, dan selolusa. Air
dalam tanah dan juga atmosfer (hujan) menyediakan oksigen dan
hidrogen. Selain itu tanaman membutuhkan pula unsur-unsur
mineral seperti nitrogen, fosfor, dan kalium berasal dari tanah.
Beberapa unsur seperti aluminium dan silikon, berada dalam
jaringan tanaman karena terdapat dalam tanah dan diserap oleh
tanaman.
Unsur hara tanaman dapat digolongkan kedalam: (a) unsur
makro, dibutuhkan dalam jumlah relatif banyak: nitrogen (N), fosfor
(P), kalium (K), magnesium (Mg), kalsium (Ca), dan sulfur (S), dan (b)
unsur mikro, dibutuhkan relatif sedikit: besi (Fe), mangan (Mn),
tembaga (Cu), seng (Zn), boron (B), molibdenum (Mo), dan khlor
(Cl). Ke enam belas unsur disebut unsur hara esensial, artinya harus
ada agar tanaman tumbuh, bila tidak ada maka tanaman tidak dapat
tumbuh atau bila kurang tanaman akan kekurangan (defisiensi).
Adapun syarat keesensialan unsur tersebut, antara lain berkaitan
dengan:
88
(a). Peranannya secara umum bagi tumbuhan;
(b). Fungsinya dalam proses metabolisme yang tidak dapat
digantikan oleh unsur lain;
(c). Fungsinya sebagai aktivator atau katalisator dalam berbagai
proses; dan
(d). Bahan penyusun sel atau jaringan tanaman.
Unsur-unsur hara lain yang dapat mendorong proses
metabolisme tetapi tidak termasuk esensial digolongkan sebagai
unsur hara fungsional. Sebagai contoh: silikon (Si), pada tanaman
serealia (padi-padian); natrium (Na) pada tanaman kelapa;
alumnium (Al) pada tanaman teh; vanadium (V) dan kobal (Co) pada
tanaman legum. Dua unsur terakhir berkaitan dengan proses
penambatan N dari atmosfer bekerjasama dengan bakteri
Rhizobium.
6.2. Peranan Hara dalam Pertumbuhan
Pengetahuan tentang fungsi unsur hara sangat membantu
dalam mengelola lingkungan hidup tanaman agar memperoleh hara
cukup. Unsur makro N, P, Ca, Mg, dan S, merupakan penyusun
senyawa-senyawa; sedang K tidak tetapi berperan sebagai katalisator
dan aktivator berbagai reaksi metabolisme. Unsur mikro (Fe, Mn, Cu,
Zn, B, Mo, Cl) merupakan bagian enzim-enzim spesifik, selain sebagai
katalisator.
Tanaman membutuhkan hara esensial sebagai berikut:
Karbon
Nitrogen
Kalsium
Hidrogen
Fosfor
Magnesium
Oksigen
Kalium
Sulfur
Besi
Seng
Khlor
Mangan
Boron
..
Tembaga
Molibden
..
89
Hara terangkut oleh berbagai jenis tanaman disajikan pada
Tabel 6.1.
Tabel 6.1. Hara Terangkut oleh Tanaman Berbasis pada Setiap Ton
Produk dan Hubungannya dengan Produk Sampingan
(Darryl et al., 2004)
Tanaman
Basis
Produksi
Barley musim dingin
Barley musim semi
Bawang merah
Bayam
Bit gula
Bit meja
Bit polong
Buncis polong
Buncis polong
Buncis rumput semusim
Buncis rumput semusim
Campuran kacang
polong dan oat
Campuran kacang
polong dan oat Austria
Campuran vetch dan oat
Colza
Colza
Gandum buck
Gandum musim dingin
Gandum musim semi
Haricot
Hemp (serat rami)
Jagung biji
Jagung ensilage
Kacang polong
Kacang polong
Kacang polong Austria musim
dingin
Biji
Biji
Sayuran
Hijauan
Umbi
umbi akar
umbi akar
Biji
Hijauan
Hijauan
Jerami
biji
25
29,1
3
2,8
4
5
3,5
60
3,2
4,8
22,8
45,5
11,1
11,9
1,2
2
1,6
1,6
1,1
18
1
1,3
5,6
13,4
25
27,4
4
7
6,5
7,4
7,8
38
3,5
3,9
18
24,4
biji
42,5
17,8
28,2
biji
benih
Hijauan
biji
biji
biji
biji
serat
biji
Hijauan
biji
Hijauan
biji
43,1
53
3,4
37,5
28,2
30,4
45
60,2
29,5
3,3
58,9
6,5
63,6
15,4
20
0,7
19,8
10,8
11,6
10,7
32,8
11,5
1,2
14
1,5
24,9
30,9
21
5,1
48,2
19,2
24,7
37,9
50,4
32,9
4,2
29
5
35,6
90
Hara terangkut basis setiap
ton produksi dan
hubungannya dengan
produksi samping (kg)
N
P2O5
K2O
Tabel 6.1. Lanjutan
Tanaman
Basis
Produksi
Kacang polong Austria musim
dingin
Kacang-kacangan biji semusim
Kacang-kacangan biji semusim
Kentang benih
Kentang meja
Kentang teknik
Ketimun
Kubis hijau
Lobak
Lobak Cina
Lobak Cina
Lupine
Lupine
Milet
Mustard
Mustard
Oat (sejenis gandum)
Rape benih musim dingin
Rape benih musim semi
Rumput rye semusim
Rumput rye semusim + rumput
permanen
Rye musim dingin
Sayuran hijau
Serat flax
Serradella
Serradella
Swede polong
Tomat
Hijauan
Hara terangkut basis setiap ton
produksi dan hubungannya
dengan produksi samping (kg)
N
P2O5
K2O
4,5
1,1
3,5
Hijauan
Jerami
umbi
umbi
umbi
sayuran
sayuran
umbi akar
benih
Hijauan
biji
Hijauan
biji
benih
Hijauan
biji
benih
benih
Jerami
Hijauan
4,5
17,4
5,4
5,4
5,4
1,3
4
2,7
50
5
84,3
5,4
30
57
4,2
25,9
58
55
16,6
3,9
1,3
5,4
2,2
1,6
2
0,5
1
1
20
1
19,9
1,7
12
20
1
12,4
29
30
7
1,7
4,3
25,9
9,8
10,7
9,5
2,3
4,3
3,7
32
4,9
44
3,9
30
32
5,1
28,6
26
30
38,5
9,2
biji
sayuran
serat
biji
Hijauan
umbi akar
sayuran
28
3
58,1
60
4,7
3
1,6
12,1
1
22,9
18
1,2
1
0,5
23,3
4,5
73
38
4
4,3
2,8
91
Tabel 6.1. Lanjutan
Tanaman
Basis
Produksi
Triticale musim dingin
Triticale musim semi
Vetch musim semi
Vetch musim semi
Wortel meja
Rumput rye Inggris
Rumput biji semusim
Timothy umu
Cocksfoot
Meadow fescue grass
Rumput biji permanen
biji
biji
biji
Hijauan
umbi akar
Jerami
benih
Jerami
Jerami
Jerami
benih
Hara terangkut basis setiap ton
produksi dan hubungannya
dengan produksi samping (kg)
N
P2O5
K2O
26
11,5
21
26
11,5
21
60
18
38
4,5
1,1
3,5
3,4
1,1
4,5
16,3
6,2
20,2
195
75
185
17,6
7
24
23,3
8
25,6
21,1
7,5
24,9
195
75
185
Nitrogen, Fosfor dan Kalium diketahui merupakan unsur hara
primer tanaman; Kalsium, Magnesium dan Sulfur adalah unsur hara
sekunder; Besi, Mangan, Tembaga, Seng, Boron, Molibden dan
Khlor sebagai unsur hara mikro. Klasifikasi ini berdasar pada
keberadaan relatif dibutuhkan tanaman, bukan kepentingan
(esesialitas)nya.
Udara merupakan sumber primer Nitrogen untuk nutrisi
tanaman. Hanya tanaman leguminosa yang secara langsung dapat
mengambil Nitrogen bebas di udara yaitu dengan melakukan
simbiose dengan bakteri genus Rhizobium. Tanaman lain menyerap
unsur Nitrogen dalam tanah dlam bentuk Nitrat dan Amonium.
Nitrat dan Amonium diproduksi perombakan bahan organik dalam
tanah oleh aktivitas jasad mikro. Jasad mikro non-simbiotik dapat
memfiksasi Nitrogen bebas di udara dan menjadikannya tersedia
bagi tanaman dalam bentuk Amonium dan Nitrat.
Natrium tidak termasuk unsur hara esensial bagi
pertumbuhan tanaman. Tetapi beberapa tanaman seperti bit,
seledri, kubis, kale, knol-khol, lobak, rape dan turnip, menunjukkan
pengaruh besar akibat diberi garam natrium larut, khususnya bila
92
tanah defisiensi kalium. Natrium juga menunjukkan pengaruh
menguntungkan terhadap tanaman indigenous di tepi laut dan
daerah kering beririgasi. Garam dari unsur ini daikatakan melepas
lebih banyak kalium dari kompleks pertukaran dan membantu
menyediakan fosfor menjadi bentuk lebih tersedia. Mereka juga
bertindak sebagai pengganti kalium secara parsial khusus pad
kentang dan kapas.
Nitrogen
Nitrogen diketahui menempati 40-50% plasma kering,
berupa unsur kehidupan dalam sel tanaman, dan dibutuhkan relatif
banyak dalam proses pertumbuhan. Protein, tersusun dari senyawasenyawa mengandung N, merupakan komponen sangat penting
dalam organ tanaman antara lain biji. Demikian pula khlorofil
merupakan zat hijau daun mengandung N, sehingga bila tanaman
kekurangan maka daunnya menunjukkan gejala khlorosis dengan
warna hijau kepucatan. Sejumlah senyawa organik penting lain
mengandung N adalah asam amino, amida, dan alkaloid.
Beberapa senyawa N dalam jaringan tanaman bersifat sangat
mobil, mudah berpindah ke bagian-bagian tertentu. Pemindahan
umumnya dari jaringan lebih tua ke jaringan muda, karena jaringan
muda lebih banyak membutuhkan N untuk pertumbuhan. Pola ini
menjelaskan mengapa gejala defisiensi N pertama kali tampak pada
daun-daun tua atau terbawah.
Nitrogen membantu memperbaiki pertumbuhan vegetatif
tanaman melalui impor warna hijau daun sehat. Ia juga mengontrol
penggunaan fosfor dan Kalium. Secara bebas ia menghambat
pertumbuhan tajuk dan akar, menyebabkan daun menjadi
kekuningan atau kepucatan, penundaan pemasakan, menyebabkan
mutu dan kuantitas tanaman rendah. Daun lebih tua pertama kali
dipengaruhi. Kelebihan Nitrogen memproduksi kehampaan
(kadang-kadang keriting), daun-daun hijau tua dan pertumbuhan
sukulen (lunak berair). Ia juga menunda kemasakan tanaman,
93
merusak kualitas tanaman seperti barley, kentang, tembakau, tebu,
dan buahan; meningkatkan kepekaan terhadap serangan hama
penyakit dan menyebabkan 'rebah, lodging' tanaman sereal dengan
cara perpanjangan ruas batang yang lemah.
Fosfor
Unsur P, seperti halnya N, berkaitan erat dengan penyusun
bagian penting tanaman seperti asam nukleat pada inti sel. Oleh
karena itu, defisiensi P berakibat pada penurunan pertumbuhan
secara drastik. Fosfor berfungsi pada berbagai reaksi biokimia
dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Senyawa
fosforilasi bertindak sebagai intermediat, penyimpan dan penyedia
energi reaksi-reaksi khusus seperti pada respirasi dan fermentasi.
Fosfor khususnya penting dalam proses perkecambahan biji,
pemasakan biji dan buah, serta perkembangan akar. Selain itu, ia
berfungsi sebagai penyangga kemasaman dan kealkalian sel
tanaman.
Fosfor menentukan vigur dan meningkatkan kualitas
tanaman. Ia membantu pembentukan sel-sel baru, memacu
pertumbuhan akar (khususnya perkembangan tanaman berserat),
dan mempercepat perkembangan daun melalui pemunculan
kelopak, pembentukan biji, dan kemasakan tanaman. Ia juga
meningkatkan ketahanan (resistensi) terhadap hama penyakit dan
memperkuat batang tanaman sereal, jadi mengurangi tendensi
rebah. It mengimbangi pengaruh kerusakan akibat kelebihan
nitrogen dalam tanaman. Bila diaplikasi pada tanaman legum, ia
mempercepat dan membantu pengembangan bakteri bintil akar
pengikat nitrogen-fixing. Bila terjadi defisiensi fosfor dalam tanah,
tanaman gagal memulai pertumbuhan awal, tidak membantu
perkembangan sistem perakaran, tetap kerdil dan kadang-kadang
cenderung menyebabkan batang dan daun berwarna ungu
kemerahan atau keunguan berhubungan dengan kadar gula tidak
normal dan terjadi pembentukan anthosianin.
94
Bagaimanapun, defisensi unsur hara ini tidak mudah dikenali
seperti halnya nitrogen. Telah diteliti bahwa pakan ternak yang
ditanam pada tanah defisien menjadi kerdil, kaku dan kehilangan
kehalusan kulit. Beberapa binatang menunjukkan kehilangan nafsu
makan seperti halnya tanah itu sendiri. Karena fosfor berperan
dalam mengefisienkan fungsi dan penggunaan nitrogen maka gejala
defisiensi P seringkali tampak identik dengan N.
Kalium
Kalium tidak termasuk dalam penyusun senyawa-senyawa
penting tanaman seperti protein, khlorofil, lemak atau karbohidrat.
Fungsi K antara lain dalam pembentukan karbohidrat dan protein,
pengaturan penggunaan air dalam sel dan kehilangannya melalui
transpirasi, katalisator dan kondensator senyawa-senyawa kompleks,
akselerator kegiatan enzim (misalnya diastase), dan berperan dalam
proses fotosintesis, khususnya di bawah intensitas cahaya rendah.
Kandungan K tanaman seringkali jauh lebih tinggi dari jumlah
yang dibutuhkan dan berada dalam keadaan berlebihan (luxurious
consumption). Sifat K sangat mobil sehingga dapat digunakan
kembali untuk pertumbuhan jaringan muda. Tanaman yang
mengalami defisiensi K menunjukkan gejala defisiensi pada daundaun tua dan bila defisiensi akut maka terjadi gangguan pada titik
tumbuh; bagian pucuk mati, diikuti seluruh tanaman.
Kalium membantu memperbaiki kemampuan ketahanan
tanaman terhadap serangan penyakit, serangan hama, dan hawa
dingin serta kondisi merugikan lain. Ia berperan penting dalam
pembentukan pati dan produksi serta translokasi gula, terutama
sangat berarti bagi tanaman kaya karbohidrat, seperti tebu, kentang
dan bit gula. Meningkatnya produksi pati dan gula dalam leguminosa
dipupuk dengan kalium diperoleh dari simbiose bakteri sehingga
mendorong fiksasi nitrogen. Kalium juga memperbaiki kualitas
tanaman tembakau, jeruk, dan lain-lain, Karena kecukupan kalium,
tanaman serealia memproduksi biji bernas dan jerami yang tegar.
95
Tetapi kelebihan kalium cenderung menunda kemasakan, meskipun
tidak sama dengan pengaruh nitrogen.
Kalsium
Kalsium terutama berada dalam jaringan daun; relatif sedikit
dalam biji atau buah. Salah satu fungsi utama adalah penyusun
dinding sel, ditunjukkan oleh lamela tengah yang mengandung
banyak kalsium-pektat.
Fungsi ini berkaitan dengan sifat
permeabilitas dinding sel; secara mendasar penting karena bila Ca
digantikan unsur lain seperti Mg atau K, maka bahan organik dan
garam-garam mineral dalam sel akan mudah keluar melalui dinding
sel.
Kalsium berperan erat dalam aktivitas titik tumbuh
(meristem). Secara khusus, penting dalam perkembangan akar dan
kerusakan akar seringkali dilaporkan akibat defisiensi Ca. Fungsi Ca
lain yaitu penetralan asam-asam organik yang menghambat
beberapa aktivitas K dan mungkin penting pula dalam membantu
serapan N.
Meskipun sebagian besar Ca larut dalam cairan tanaman (60%
pada kubis), tetapi ia tidak bergerak bebas dari daun tua ke daun
lebih muda, sehingga jaringan muda mengandung Ca lebih rendah
dibandingakan daun tua. Hal ini menerangkan mengapa gejala
defisiensi Ca pertama kali tampak pada bagian ujung tanaman.
Magnesium
Arti penting magnesium bagi tanaman karena ia merupakan
penyusun molekul khlorofil. Oleh karena itu, bila tanaman
kekurangan Mg salah satu gejala umum adalah khlorosis pada daun.
Magnesium berkaitan dengan beberapa reaksi enzim, sehubungan
dengan sifatnya sebagai aktivator yang paling efektif. Seringkali
terdapat hubungan tertutup antara Mg dengan suplai energi dari
96
senyawa P, dalam perannya sebagai pembawa unsur. Dalam hal ini
tampak pada pembentukan biji berminyak tinggi, mengandung
fosfolipida.
Magnesium juga tampak dalam berbagai aksi kompleks
dalam sel. Unsur ini tampak sangat mobil dalam tanaman, dan bila
defisien akan terjadi transfer dari bagian lebih tua ke bagian muda
dan dapat digunakan dalam proses pertumbuhan selan- jutnya.
Penelitian menunjukkan bahwa defisiensi Mg pertama-tama tampak
pada daun lebih tua dan berkembang secara sistematik ke daun lebih
muda.
Sulfur
Sulfur tampak dalam tanaman sebagai penyusun senyawa
protein (contoh asam amino kistin dan methionin), dalam beberapa
senyawa menguap seperti minyak mustar dan sulfida organik, dan
sebagai sulfat anorganik.
Tampaknya S berkaitan dengan
pembentukan khlorofil, meskipun ia tidak termasuk penyusun.
Tanaman defisiensi S menunjukkan banyak kesamaan dengan
defisiensi nitrogen, seperti penurunan kandungan khlorofil
(khlorosis), peningkatan senyawa N larut dan penurunan kandungan
protein, peningkatan pati dan sukroose, te- tapi penurunan gula
reduksi.
Defisiensi S berbeda dengan defisiensi N dalam hal, pada
keadaan lanjut, N dalam daun lebih tua dapat ditranslokasi ke
jaringan lebih muda setelah proteolisis, sedang bentuk S dari
protein-S daun lebih tua tidak bersifat mobil. Dari pengamatan
terdapat perbedaan bahwa defisiensi S mungkin lebih banyak pada
daun muda, sedang defisiensi N pada daun lebih tua. Gejala
defisiensi S sama dengan N berkaitan dengan kesamaan fungsi
keduanya dalam sintesis protein dan khlorofil.
97
Besi
Besi berkaitan erat dengan pembentukan protein tetapi tidak
merupakan penyusun. Fungsinya adalah sebagai katalisator. Dari
fungsi ini dapat diduga bahwa defisiensi Fe menyebabkan khlorosis.
Besi diketahui merupakan penyusun metal sejumlah enzim berkaitan
dengan respirasi dan sistem oksidasi lain, seperti Sitokhrom b dan c,
katalase, peroksidase, hidrogenase, oksidase xanthin dan aldehida. Ia
juga tampak pada reduktase nitrit dan hiponitrit berkaitan dengan
rangkaian reaksi di mana nitrit direduksi menjadi amonia dalam
tanaman.
Hal penting berkenaan dengan Fe adalah ia relatif tidak mobil
dalam tanaman. Mobilitas ini tampak berhubungan dengan
beberapa faktor seperti keberadaan Mn, defisiensi K, kadar P tinggi
dan intensitas cahaya tinggi. Ada bukti bahwa jumlah khlorofil
berhubungan dengan "aktivitas" besi (misalnya mudah tersedia)
dalam tanaman.
Defisiensi besi dalam tanaman sering ditafsirkan akibat besi
tidak mobil. Ketidak-mobilan menyebabkan gejala defisiensi besi
tampak pada jaringan lebih muda.
Mangan
Mangan dalam beberapa hal berkaitan dengan pembentukan
khlorofil, dan defisiensi Mn menyebabkan aktivitas fotosintesis
menjadi rendah. Lebih jauh, khlorosis merupakan gejala umum
defisiensi Mn berhubungan erat dengan keberadaan Fe dalam
tanaman, di mana keduanya bersifat antagonistik.
Mangan
berlebihan dapat menekan kelarutan Fe yang juga menyebabkan
khlorosis; sebaliknya, defisiensi Mn dapat disebabkan karena Fe
tinggi.
98
Mangan berfungsi sebagai katalisator berbagai sistem enzim, dan
tampak dalam reaksi oksidasi-reduksi. Ia seringkali menggantikan
Mg dalam reaksi berkaitan dengan penyusunan enzim tertentu.
Seng
Defisiensi Zn tampak pada fase pertumbuhan awal, menekan
sintesis protein, dan menyebabkan khlorosis pada fase ini. Seng
diketahui berada dalam sejumlah enzim pembentuk berbagai tipe
reaksi, misalnya anhidrase karbonat, alkohol, glutamat dan
dehidrogenase laktat, dipeptase glisil-glisin, serta heksokinase.
Fungsi ini menyebabkan berbagai gejala tampak bila tanaman
kekurangan Zn.
Tanaman dapat menyerap dan menyimpan kalium dalam
jumlah banyak untuk mengatasi defisiensi seng yang umumnya
muncul pada dan lebih muda, dimulai dari khlorosis antar tulang
daun menyebabkan pengurangan pertumbuhan tajuk dan
pemendekan ruas bata. Bercak daun, daun sempit, dan sebagainya
pada tanaman pohonan merupakan gejala kekurangan seng,
dijumpai pada pucuk tanaman jagung yang memucat, atau pada
tanaman sitrus dijumpai khlorosis antar tulang daun dan bercak pada
daun. Pada tanah berkapur dan tanah dengan kandungan fosfor
sangat tinggi, defisiensi seng seringkali dijumpai. Fungsi utama seng
dalam tanaman adalah sebagai sebagai logam aktivator enzim. Pada
tanah-tanah bertekstur kasar telah mengalami perombakan lanjut,
defisiensi seng tampak di bawah program tanaman yang intensif.
Ketersediaan seng rendah antara pH 5.5 dan 7, tetapi
ketersediaannya meningkat pada pH rendah. Pda pH lebih tinggi di
atas 7, ketersediaan seng menjadi masalah yang kompleks, muatan
positif ion seng dikonversi menjadi kompleks seng bermuatan
negatif sehingga ketersediaan seng cenderung berkurang pada
tanah alkalin. Bila ion kalsium dominan, terbentuk kompleks
kalsium-sengat tyang idak larut dan ketersediaan seng menjadi
sangat terbatas. Aplikasi garam seng larut atau khelat seng ke
99
dalam tanah umumnya direkomendasikan untuk mengatasi
defisiensi. Penyemprotan ke daun, khususnya tanaman pohon buahbuahan dilakukan untuk memperbaiki defisiensi seng. Untuk
beberapa hal dilakukan aplikasi 5 hingga 50 kg seng sulfat per
hektar.
Tembaga
Tembaga dalam tanaman diketahui berhubungan erat dengan
khloroplas dan protein, tetapi fungsinya belum jelas. Ia merupakan
senyawa logam penting dari sejumlah sistem enzim berkaitan
dengan reaksi oksidasi-reduksi seperti tirosinase, lakase, oksidase
askorbat, reduktase nitrit dan hiponitrit (dua terakhir ini ditunjukkan
pula oleh besi).
Pada tanaman defisiensi Cu, daun seringkali menunjukkan
warna hijau kebiruan dan level protein tinggi, dan efek defisiensi bisa
diiringi kondisi N dalam nutrisi tinggi. Kenyataan ini menunjukkan
bahwa proteolisis mungkin berdampingan dengan defisiensi Cu.
Pengaruh mati ujung disebabkan defisiensi Cu menunjukkan
ketidak-aktifan unsur Cu bila suplainya rendah.
Boron
Dari penelitian, diketahui ada kurang lebih lima belas peran
boron bagi metabolisme tanaman. Ia penting untuk translokasi gula
dan mungkin berkaitan dengan respirasi jaringan. Ia juga berkaitan
dengan proses perbanyakan tanaman dan perkecambahan tepung
sari, berkaitan dengan ai dalam sel dan pergerakan air masuk ke
dalam sel; mempertahankan Ca dalam bentuk larut dalam tanaman
dan mungkin aktif dalam menentukan nisbah K/Ca; ia mungkin
berkaitan dengan metabolisme N dan keseimbangan oksidasireduksi dalam sel; pengaruhnya terutama lebih banyak secara
sistem jaringan dibandingkan selular.
100
Berbagai fungsi di atas menyebabkan pemunculan gejala
defisiensi berupa tanaman tiba-tiba mati dan penurunan hambatan
metabolisme secara drastik.
Gejala defisiensi boron bervariasi dengan jenis dan umur
tanaman, kondisi pertumbuhan dan tingkat defisiensi. Setiap
tanaman memproduksi karakter pertumbuhan tidak normal
berhubungan dengan defisiensi boron, seperti menguning dan roset
pada Lucerne, leher ular pada Walnut, mati pucuk dan buah
menggabus pada apel, menggabus dan berongga pada buah tomat,
batang berongga dan bronzing of curd pada Kauliflower, penyakit
brown-heart pada bit-meja, turnip, dan sebagainya.
Molibdenum
Peranan molibdenum diketahui secara setempat yaitu pada
sistem reduktase nitrat dalam tanaman dan beberapa jazad mikro.
Dalam hal terakhir ini penting bagi jazad bintil akar leguminosa
untuk memfiksasi N atmosferik.
Defisiensi Molibden menghasilkan whip-tail pada Kauliflower,
Brokoli dan tanaman kubis-kubisan lainnya. Defisensi unsur ini
mengurangi aktivitas jasad mikro fiksasi simbiotik dan nonsimbiotik.
Khlor
Pada tahun 1954 Khlor dinyatakan sebagai unsur mikro
esensial bagi tanaman. Defisiensi di lapangan belum banyak
dilaporkan; pada media kultur, terjadi khlorosis, nekrosis dan
kehilangan warna bronze pada tomat.
Belum ada pernyataan umum berkenaan dengan peranan
spesifik khlor dalam metabolisme tanaman. Pada tembakau kadar
khlor diketahui meningkatkan kadar air jaringan dan mempengaruhi
metabolisme karbohidrat. Juga telah dilaporkan dapat
mempercepat fotosintesis in vitro.
101
Bab 7. Pergerakan Hara Tanah –
Tanaman
7.1. Pergerakan Hara dalam Tanah
Proses penyerapan unsur hara oleh tanaman berkaitan dengan
transfer ion-ion unsur hara menyeberangi permukaan akar tanaman
masuk ke dalam sel. Energy untuk proses diperoleh melalui aktivitas
metabolik tanaman dan ketidak-adanya serapan unsur hara yang
melakukan. Unsur hara yang diserap mengikuti fenomena
pertukaran ion. Permukaan akar, seperti tanah, mempunyai muatan
negatif dan melakukan pertukaran kation. Serapan yang paling
efisien berada pada jaringan akar lebih muda, masih tumbuh dan
memanjang.
Dalam hal ini, sistem akar diketahui bervariasi dari tanaman
ke tanaman, karena kemampuan makan mereka berbeda. Luas
penyebaran sistem perakaran efektif tanaman menempati volume
tanah meruapakan zone tangkapan hara oleh tanaman. Hal ini tentu
saja meruapakan informasi penting dalam hubungan sistem tanah –
tanaman yang membantu kita memilih pupuk dan praktek
penggunaan pupuk. Mekanisme serapan oleh tanaman agak
diketahui sekarang. Antara lain adalah: (i) pertukaran kontak dan
intersepsi akar, (ii) aliran massa atau konveksi, dan (iii) difusi. Dalam
hal pertukaran kontak dan intersepsi akar, ion-ion unsur hara dapat
dipertukarkan dari koloid liat – humus bergerak langsung melakukan
pertukaran kontak dengan padatan tanah. Serapan unsur hara
melalui mekanisme ini, bagaimanapun, tidak nyata bila semua unsur
hara berada dalam larutan tanah. Para ahli mendapatkan bahwa
akar-akar tanaman tumbuh untuk kontak dengan hanya 3 persen
volume tanah yang dijelajahi masa akar, dan serapan hara melalui
102
intersepsi akar juga masih tergolong kurang. Mekanisme kedua
adalah aliran masa atau konveksi, diketahui merupakan pola
penyerapan hara yang penting. Mekanisme ini berhubungan dengan
mobilitas unsur hara dalam larutan tanah dengan pergerakan air
tanah menuju permukaan akar di mana serapan melalui akar
dilakukan dengan air. Beberapa di antaranya disebut sebagai unsur
hara mobil.
Unsur-unsur lain yang bergerak hanya beberapa millimeter
disebut unsur hara tidak mobil (imobil). Ion-ion unsur hara seperti
nitrat, khlorida dan sulfat, tidak dijerap oleh koloid tanah dan
kebanyakan berada dalam air tanah. Beberapa ion unsur hara
diserap oleh akar oleh pergerakan air tanah. Unsur hara yang diserap
melalui mekanisme ini secara langsung berhubungan dengan jumlah
air yang dipakai tanaman (transpirasi). Bagaimanapun, disebutkan
bahwa petrtukaran kation dan anion lain selain nitrat, khlorida dan
sulfat, yang dijerap koloid tanah berada dalam keseimbangan
dengan larutan tanah tidak bergerak bebas bersama air saat diserap
oleh akar tanaman. Pertimbangan ini, menunjukkan bahwa terdapat
banyak perbedaan dalam transpor dan serapan berbagai ion oleh
akar melalui mekanisme pergerakan masa. Pergerakan massa,
bertanggung jawab menyuplai akar dalam jumlah banyak unsur
nitrogen, kalsium dan magnesium, bila tersedia pada konsentrasi
tinggi dalam larutan tanah, tetapi tidak terjadi dalam kasus fosfor
atau kalium. Serapan unsur melalui pergerakan massa tergantung
pada status kelembaban tanah dan sangat berhubungan dengan sifat
fisik tanah yang mengontrol pergerakan air tanah.
Mekanisme ketiga adalah difusi. Difusi merupakan fenomena
penting di mana ion-ion dalam medium tanah bergerak dari titik
dengan konsentrasi tinggi ke titik dengan konsentrasi rendah.
Dengan kata lain, mekanisme memungkinkan pergerakan ion-ion
hara tanpa pergerakan air. Jumlah unsur hara yang bergerak dalam
hal ini tergantung pada gradien konsentrasi ion dan lintasan transpor
sangat berhubungan dengan kandungan air dalam tanah.
Mekanisme terutama berkaitan dengan suplai fosfor dan kalium ke
akar tanaman. Penting dicatat bahwa volume rhizosfer tanah di
103
seputar akar efektif tanaman menerima unsur hara tanaman terus
menerus dihantarkan ke akar melalui difusi. Juga dari sini dapat
dipertimbangkan pemilihan jenis pupuk dan aplikasinya dalam
bidang pertanian.
Hubungan sistem tanah – tanaman dalam persamaan
sederhana pada bab terdahulu merefleksi sifat dinamika tinggi
larutan tanah. Satu hal diketahui bahwa tanaman memindahkan ionion dari larutan tanah terus menerus. Pada waktu bersamaan,
perombakan mineral tanah dan pembentukan kation-kation dapat
dipertukarkan, aktivitas biologis dan penambahan anion-anion, mis.
nitrat, secara kontinyu merubah komposisi larutan tanah. Pada
waktu tertentu, ketersediaan unsur hara berkisar dari sangat kecil
hingga lebih besar. Pada kondisi menguntungkan, tanaman lebih
memerlukan kualitas unsur hara. Karena itu, suplai unsur hara
menjadi faktor penentu, khususnya pada fase kritis dan hasil
tanaman rendah. Pengetahuan tentang peran khusus setiap unsur
hara dalam pertumbuhan dan jumlah dibutuhkan perlu
dipertimbangkan dalam adopsi ilmu pemakaian pupuk.
Pergerakan ion dalam cairan tanah menuju ke permukaan
akar pada dasarnya terjadi melalui tiga mekanisme, yaitu: (1) aliran
massa, (2) difusi, dan (3) pertukaran kontak. Ketiga mekanisme ini
ditinjau lebih lanjut.
Aliran Massa
Aliran massa adalah pergerakan ion dalam cairan tanah
mengikuti gerakan atau aliran air, akibat perbedaan potensial air dalam
tanaman dan tanah. Sehabis hujan atau diberi pengairan, jumlah air
dalam tanaman dan tanah seimbang. Infiltrasi dan perkolasi yang lancar
memungkinkan air bergerak di ruang pori. Transpirasi tajuk
menyebabkan potensial air tanaman rendah sehingga terjadi
pergerakan air dari tanah masuk ke tanaman, berikut membawa ion-ion
terlarut. Secara garis besar, mekanisme pergerakan ion dari tanah ke
akar secara bagan disajikan dalam Gambar 7.1a dan b.
104
(www.tutorvista.com)
Gambar 7.1a. Pergerakan Air Tanah – Tanaman
105
(www.tutorvista.com)
Gambar 7.1b. Bagan Pergerakan Ion Melalui Aliran Massa
Difusi
Difusi ion terjadi karena perbedaan kepekatan (gradien
konsentrasi) atau perbedaan aktivitas ionik dalam larutan tanah.
Bila ion di seputar akar berkurang karena diserap, maka ion-ion lain
bergerak menuju ke permukaan akar tersebut. Daya jelajah difusi
ion tidak sama (Barber, 1976); misalnya ion NO 3- mencapai 1 cm,
tetapi K+ hanya 0.2 cm dan ion H2PO4- 0.02 cm (Gambar 7.2). Jumlah
ion mengalami difusi dapat diketahui melalui rumus:
De = Dw f 1
di mana:
De = jumlah ion didifusikan Air
O = Kadar air tanah
f = Kesubaran lintasan
b = Kapasitas sanggaan tanah
106
Pergerakan unsur hara dari kompleks jerapan tanah (Bulk Soil)
menuju permukaan akar (Root surface) terjadi dalam dua kondisi
(Gambar 7.2a), di mana (a) konsentrasi unsur hara rendah
dipermukaan akar, tinggi di komplek jerapan tamah, terjadi difusi
menuju akar (garis merah), dan (b) konsentrasi unsu r hara tinggi
dipermukaan akar, rendah di komplek jerapan tanah, terjadi difusi
menuju komplek jerapan (garis biru).
Root surface
Nutrient
Concentration
high
Diffusion away from root
Bulk soil
Diffusion toward root
low
(www.tutorvista.com)
107
Gambar 7.2 a. Bagan Mekanisme Difusi Unsur Hara dari Tanah ke
Akar, dan Sebaliknya
Kemampuan difusi masing-masing ion unsur hara berbeda
dalam mengikuti mekanisme difusi; di mana ion nitrat > kalium >
monofosfat (Barber, 1976). Hal ini seperti dijelaskan dalam Gambar
7.2b.
H2PO4-
K+
NO3-
K/Ka
1
2
3
4
5
6
7
8
o
Jarak (cm)
K=kadar akhir; Ka=kadar awal
Gambar 7.2b. Distribusi Ion NO3- , K + , dan H2PO4Secara Radial dari Akar (Barber, 1976)
Pertukaran Kontak
108
Akar juga mempunyai kemampuan mempertukarkan kation
seperti halnya komplek jerapan tanah, disebut Kapasitas Tukar
Kation Akar. Ion dijerap permukaan akar dapat ditukar dengan ion
dijerap liat atau bahan organik. Peristiwa ini disebut pertukaran
kontak (contact exchange). Karena akar bergerak menuju partikel
tanah, maka disebut pula intersepsi akar (root interception).
Mekanismenya disajikan dalam Gambar 7.3. Cara penetapan KTK
akar dilakukan melalui elektrodialisis disusul titrasi dengan Ca(OH) 2.
Nilai KTK berkisar antara 12 hingga 60 cmMol.kg-1.
Ion H+ dipermukaan akar dan ion lain dipermukaan kompleks
jerapan (misalnya K+) yang di ikat melalui ikatan van der Waals,
bergerak dalam lin tasan osilasi (pusingan).
Bila osilasi
+
bersinggungan atau tumpang tindih, maka terjadi pertukaran H
+
dengan K tersebut.
Ketiga mekanisme di atas berjalan baik bila air cukup.
Menurut Barber (1976), terdapat hubungan erat antara jumlah dan
persen volume dengan difusi unsur. Bila kedua komponen
meningkat maka difusi juga meningkat.
Soepardi (1985)
mengemukakan bahwa aliran massa berperan penting mengantar
kalsium dan belerang ke permukaan akar, tetapi pergerakan fosfor
sangat ditentukan oleh difusi. Pergerakan kalium, magnesium dan
nitrogen tampaknya ditentukan aliran massa dan difusi.
7.2. Pergerakan Hara dalam Tanaman
Pergerakan ion masuk ke dalam akar, menghadapi rintangan
berupa membran-membran sel. Oleh sebab itu, struktur anatomi sel
tanaman perlu diketahui dengan jelas agar pergerakan dapat diikuti
secara baik.
Struktur Sel Tanaman
109
Sel tanaman terdiri dari dinding sel (bagian luar), sitoplasma
(isi sel), dan vakuola (ruang antar sel). Sitoplasma berupa fasa cair
mengandung organela-organela yang berfungsi khusus dalam
proses metabolisme. Membran plasma yang disebut plasmodesmata
merupakan membran sitoplasma terluar berbatasan dengan dinding
sel. Di bagian dalam terdapat tonoplast, berupa jaringan yang
menghubungkan sitoplasma dengan vakuola. Pada sel matang,
tonoplast memisahkan sitoplasma dengan pusat vakuola. Larutan
dalam vakuola mengandung unsur anorganik ataupun senyawa
organik berbobot molekul rendah, misalnya gula dan asam amino,
atau enzim. Bagan penampang lintang struktur sel akar dan lintasan
air melalui apoplast dan simplast disajikan dalam Gambar 7.4.
(www.tutorvista.com)
Mineral Liat
Sitoplasma
Zone kontak
Membran Sel
.. . . ' ' '' ' ' ' ' ' o o o o o o
.. .. '''''' oooooo
. . .. . ' ' '' ' ' ' ' o o o o
....
'''''''' o ooo
.... ''''''''' o ooo
.. ''''''' oooooo
... '''''' oooooo
Na
H
K
Dinding sel
H110
....
K
Ca
.
..... ''''''' o oooo
..... '''''''' o ooo
...
'''''''' o ooo
..
'''''''' o ooo
..
''''''' oooo
.. . ''''''' ooooo
.... '''''''' ooooo
.... '''''''' o ooo
..... '''''''' oo oo
Gambar 7.3. Mekanisme Pertukaran Kontak Akar
(Mengel dan Kirkby, 1982)
(www.cartage.org.lb)
Gambar 7.4. Penampang Lintang Struktur Sel Akar dan Lintasan Air
Apoplast dan Simplast
111
Ion-ion dari luar sel, untuk mencapai bagian pusat vakuola,
harus melalui bagian sel-sel di atas. Mula-mula menembus dinding
sel, kemudian bagian luar membran sitoplasma yaitu plasmolema,
setelah bergerak sepanjang plasmolema, mencapai sitoplasma, dan
akhirnya melalui tonoplas masuk ke dalam vakuola.
Ruang Luar atau Ruang Bebas ("Outer" atau "Free" Spaces)
Konsep serapan hara melalui akar ada tiga, yaitu: (1)
pertukaran ion, (2) difusi, dan (3) perantara (karier). Ketiga
mekanisme berhubungan erat dengan dua daerah akar yaitu ruang
luar (outer space) atau ruang bebas Donnan (Donnan free space) yang
merupakan ruang pertukaran ion; dan ruang dalam (inner space).
Serapan ion melalui ruang bebas dipengaruhi oleh mekanisme (1)
dan (2); sedangkan melalui ruang dalam oleh kegiatan metabolik
yang memerlukan energi dan tidak bersifat bolak balik (irriversible)
(Gambar 7.5).
112
(generalhorticulture.tamu.edu)
Gambar 7.5. Mekanisme Serapan Unsur Hara Larut Air – Akar –
Tanaman
Menurut Gauch (1957, dalam Ann. Rev. Plant Physiol. 8: 31)
ciri gerakan ion ke ruang bebas dan ruang dalam adalah sebagai
berikut:
Ruang Bebas:
(1) Melalui mekanisme difusi dan pertukaran,
(2) Tidak linier dengan waktu,
(3) Ion dapat ditukar secara stoikhiometrik,
(4) Tidak selalu spesifik,
(5) Tidak bersifat metabolik, dan
(6) Ion dalam larutan atau terjerap di ruang bebas.
Ruang Dalam:
(1) Melalui mekanisme pembawa (karier),
113
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
Linier dengan waktu,
Ion tidak dapat ditukar,
Bersifat spesifik terutama tapak dan tempat masuk,
Tergantung metabolisme aerobik (respirasi), dan
Ion berada dalam vakuola (ruang antar sel).
7.3. Pergerakan Hara dalam Akar
Jaringan akar mempunyai ruang pemisah dinding sel dan
sitoplasma lintasan transpor air dan solut. Bagian celah antar sel
disebut apoplast (apo = jalan: jalan plasma, Yunani), terbuka
terhadap solut dan air tanpa melalui membran. Pori dan ruang antar
sel apoplast memberi kebebasan air dan solut bergerak; sehingga
apoplast disebut pula "ruang bebas" (free space) atau "apparent free
space". Sitoplasma korteks akar berhubungan dengan sitoplasma sel
berbatasan melalui plasmodesmata. Bentuk jaringan sitoplasmatik
disebut simplast, merupakan alternatif transpor solut dan air.
Mekanismenya disajikan pada Gambar 7.6.
Apoplast (apolastic): korteks kontak dengan medium tanah,
sehingga air tanah masuk ke korteks dan ruang antar sel yang
berukuran relatif besar, melalui aksi kapiler dan osmosis. Daya
kapiler terjadi karena pori-pori sempit dan mempunyai potensi air
rendah (sekitar -100 bar). Potensi rendah berarti air dipegang kuat.
Implikasinya ruang jaringan berpeluang sebagai penghambat
(resistensi) pergerakan air. Karena dinding sel sempit (kebanyakan
pori mempunyai diameter <10 nm), potensi matriks akar lebih
rendah dari tanah sekitarnya. Namun pada potensi sama, air
dinding sel kurang lebih 10 kali lebih tinggi daripada tekstur tanah
medium, yaitu 0.1 hingga 0.2 g H2O/g bahan kering.
114
(mason.gmu.edu/)
Gambar 7.6. Mekanisme Pergerakan Unsur Hara Melalui simplast
dan Apoplast
Simplast (simplastic): merupakan lintasan masuknya unsur
hara dari dalam tanah ke jaringan akar tanaman melalui sitoplasma
sel, yaitu dinding sel, sitoplasma, plasmolema menuju jaringan
pembuluh air (xilem). Pergerakan terjadi oleh adanya mekanisme
‘karier’ berupa unsur/senyawa pembawa yang menghantarkan ionion dari permukaan akar menuju ke dalam dengan menggunakan
energi metabolik.
7.4. Serapan Hara Melalui Daun
Seluruh permukaan eksternal dan internal daun tertutup
jaringan lemak lipoid yang dikenal sebagai kutikula (Gambar 7.7).
Kutikula merupakan penyekat pertama yang harus ditembus
bila menginginkan unsur hara masuk ke dalam protoplasma. Tetapi,
suatu kemudahan bila unsur masuk melalui stomata. Di bagian luar
lapisan kutikula, pada kebanyakan daun diselimuti selapis tipis lilin
115
(wax) menutup seluruh permukaan daun, dengan ketebalan
bervariasi menurut spesies dan lingkungan tumbuh.
Pelarut unsur berupa diterjen perlu ditambahkan agar
pembasahan permukaan daun sempurna. Bagian dalam di atas
lapisan dinding sel kutikula biasanya diselimuti lapisan pektin. Bahan
pektin-ous ini berkembang sepanjang kutikula membentuk jalur
penyambung dari permukaan luar daun hingga dinding parenkhima.
Celah-celah kutikula diselimuti bahan menyerupai lilin dan pektin
(lamella hidrofilik) disebut intercuticular passage. Lapisan pektin
antara kutikula dan dinding sel epidermal membentuk isolasi
memberan kutikula pada permukaan daun. Membran kutikula
bersifat permeabel dan dapat dilalui ion-ion bila dalam keadaan
basah. Selanjutnya pergerakan mirip mekanisme pada akar, secara
apoplast maupun simplast dan berakhir pada ikatan pembuluh.
116
Gambar 7.7. Penampang Lintang Daun Menunjukkan Lapisan Sel
Epidermal Kutikula (skala tidak sebenarnya)
(Franke, 1967)
117
Bab 8. Evaluasi Status Hara
8.1. Kondisi Tanah Mengalami Masalah Perharaan
Masalah perharaan dapat terjadi pada berbagai kondisi tanah.
Berikut disajikan kondisi tanah yang umumnya menunjukkan
masalah unsur hara.
Nitrogen
Masalah unsur N dijumpai pada semua jenis tanah,
terutama bertekstur kasar dan berkadar bahan organik rendah; pada
tanah berkapur atau bersuhu tinggi; serta tanah-tanah berdrainase
jelek.
Fosfor
Ketersediaan P sering dikaitkan dengan rekasi tanah (pH).
Pada tanah-tanah masam difiksasi oleh ion-ion Al, Fe, atau Mn; dan
pada tanah alkalin oleh Ca. Umumnya ketersediaan P tidak
bermasalah pada tanah netral. Keberadaan anion seperti SO 42- ,
SiO44-, NO3-, atau Cl- dapat mengganggu ketersedaian P. Kondisi
basah-kering bergantian, dan juga tanah-tanah berkadar liat tinggi
dapat pula dikaitkan dengan permasalahan ketersediaan P akibat
terfiksasi atau teretensi.
118
Kalium, Kalsium, Magnesium
Kadar basa-basa umumnya rendah pada tanah- tanah masam,
terutama bila bertekstur kasar. Fiksasi K terjadi pada tanah kaya
mineral liat Ilit pada keadaan kekurangan air. Antara K, Ca, Mg (dan
juga Na) terjadi kompetisi terhadap serapan oleh tanaman, di mana
bila salah satu lebih tinggi maka unsur lain akan tertekan
serapannya.
Sulfur
Masalah sulfur terjadi pada tanah-tanah mempunyai
kandungan sulfat rendah, atau drainase buruk yang menyebabkan
reduksi sulfat menjadi sulfida. Gas H2S bersifat racun bagi akar
tanaman selain tidak tersedia karena menguap. Bila terdapat unsurunsur logam (misalnya Fe, Mn, dan lain-lain.), sulfida akan diikat
dalam bentuk senyawa kompleks logam-sulfida. Bentuk pirit
misalnya, merupakan ikatan besi-sulfida yang mengendap dan sukar
larut.
Unsur Mikro Kation (Fe, Mn, Cu, Zn)
Kelarutan unsur mikro kation tinggi pada tanah bereaksi
masam, terutama unsur Fe dan Mn, sehingga seringkali menjadi
racun bagi tanaman. Masalah keracunan kedua unsur terjadi pula
pada tanah berdrainase buruk, berkaitan dengan proses reduksi
menjadi bentuk tersedia. Pada tanah alkalin, ketersediaan unsur
mikro kation rendah akibat berikatan dengan hidroksida menjadi
senyawa kompleks logam-hidroksida yang mengendap.
Kadar bahan organik tinggi dapat pula menjadi penyebab
ketidak-tersediaan unsur mikro logam, berkaitan dengan ikatan
logam-organik (khelat) yang relatif sukar lepas. Kekurangan unsur
Cu (dan juga Zn) pada tanah gambut yang direklamasi merupakan
contoh hal tersebut. Kekurangan unsur mikro Cu dan Zn sering
terjadi pada tanah masam akibat pencucian.
119
Unsur Mikro Anion (B, Mo, Cl)
Kekurangan boron sering dikaitkan dengan tanah-tanah
porous yang memungkinkan pencucian. Perilaku Mo mirip P
sehingga kondisi yang menyebabkan P bermasalah dapat pula
terjadi pada Mo; kecuali Mo tidak bermasalah pada kondisi alkalis.
Unsur Cl jarang bermasalah di Indonesia karena uap air laut cukup
mengandung khlor yang dibutuhkan tanaman.
8.2. Evaluasi Status Kesuburan Tanah
Status perharaan tanah dan tanaman dapat digunakan dalam
mengevaluasi tingkat kesuburan tanah untuk pertumbuhan
tanaman. Konsep evaluasi perharaan ini berdasar pada pengertian
yang diberikan oleh Liebig di tahun 1840-an, yaitu kebutuhan hara
tanaman dapat dihubungkan dengan jumlah unsur hara yang diserap
tanaman. Berdasar pada pengertian ini, maka berkembanglah
metode-metode penetapan status perharaan tanah dan tanaman
melalui cara-cara:
(1) Analisis kimia seluruh tanaman atau bagian-bagian tanaman
tertentu,
(2) Percobaan respons tanaman di lapang dengan perlakuan dan
tanpa
perlakuan unsur tertentu,
(3) Analisis tanah untuk mengetahui suplai unsur hara tanah (total
maupun
tersedia),
(4) Respons tanaman melalui pemberian langsung ke bagian
tanaman melalui cara injeksi ataupun penyemperotan, dan
(5) Diagnosis secara visual berdasarkan gejala kelainan yang
ditunjukkan
tanaman akibat kekurangan atau kelebihan unsur tertentu.
120
Dari butir-butir di atas, secara umum penilaian status
perharaan dapat dilakukan dengan cara: analisis kimia, percobaan
respons tanaman terha-dap pemberian pupuk, dan pengamatan
secara langsung terhadap kelainan pertumbuhan. Ketiga cara masih
digunakan dalam metode pene-litian tanah dan tanaman. Adapun
langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut:
(a) Pengamatan Secara Visual:
Gejala kelainan pertumbuhan atau perubahan warna yang terjadi
kita amati, kemudian kita hubungkan dengan gejala spesifik
kekurangan ataupun kelebihan unsur hara masing-masing unsur.
(b) Analisis Kimia:
Untuk mengetahui apakah gejala yang muncul dari
pengamatan secara visual pada butir (a) disebabkan oleh
kekurangan/kelebihan unsur tertentu, maka perlu dilakukan
analisis tanah dan tanaman.
Sebagai petunjuk umum
digunakan standar baku unsur hara tanah atau tanaman yang
ada.
(c) Percobaan Respons:
Untuk menguji apakah unsur-unsur yang telah diketahui
menunjukkan kondisi abnormal pada butir (b) benar-benar
bermasalah bagi tanaman, maka perlu dilakukan percobaan
respons tanaman terhadap pemberian unsur yang bermasalah
tersebut. Digunakan kontrol sebagai pemban-ding, dan dapat
pula digunakan beberapa tingkat dosis pemberian sehingga
dapat dibuat suatu kurva respons. Percobaan dapat dilakukan di
kamar kaca maupun di lapang.
8.3. Pengenalan Gejala Defisiensi
Secara umum, kekurangan dan kelebihan unsur hara akan
berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Pengaruh ini dapat bersifat makroskopik atau mikroskopik berupa
perubahan pada struktur sel. Gejala-gejala spesifik yang tampak
121
secara lokal pada bagian tanaman adalah sangat penting untuk
mengenali kekurangan atau kelebihan unsur hara tertentu. Namun
dalam praktek seringkali dijumpai kesulitan. Gejala defisiensi atau
toksisiti suatu unsur berbeda antara satu tanaman dengan tanaman
lain; bahkan dalam satu jenis tanaman. Sebagai contoh, defisiensi
seng pada pohon buah-buahan dan beberapa jenis tanaman
semusim menunjukkan kondisi yang jelas, disebut "little leaf", yaitu
ukuran daun tidak normal. Tetapi, pada jagung, ditunjukkan oleh
khlorosis pada daun-daun yang baru berkembang, disebut "white
bud" yang berbeda dengan "little leaf".
Tetapi tidak hanya perbedaan defisiensi suatu jenis unsur
yang sulit dilakukan diagnosis; gejala sama atau identik bisa
disebabkan oleh unsur-unsur yang berbeda. Sebagai contoh,
defisiensi N dan S ditunjukkan oleh khlorosis yang sulit dibedakan
hanya melalui pengamatan secara visual. Kesulitan lain dalam
pengenalan gejala yaitu suatu tanaman bisa mengalami defisiensi
atau toksisiti lebih dari satu unsur. Terakhir, gejala umum defi-siensi
atau toksisiti bisa disebabkan bukan oleh perharaaan, misalnya
kekurangan air, atau serangan hama atau penyakit. Oleh sebab itu,
sebelum gejala yang tampak dinyatakan sebagai defisiensi atau
toksisiti, maka perlu dilakukan uji pendahuluan berikut:
(1) Gejala kekurangan unsur hara akibat kekurangan air akan pulih
bila tanah diairi,
(2) Serangan hama dapat diketahui dari bekas gigitan atau
tusukan hewan
serangga atau kita jumpai serangga tersebut, dan
(3) Serangan penyakit dapat dilacak dengan cara menularkan
tanaman sakit ke tanaman sehat; dalam hal ini dapat digunanakan cairan
tanaman terkena infeksi kemudian disuntikan ke jaringan
tanaman sehat.
122
Secara umum, pengenalan gejala defisensi berdasar
penampakan pada bagian tanaman dijelaskan seperti pada bagan
dalam Gambar 8.1.
Gambar 8.1. Bagan Pengenalan Gejala Umum Defisiensi Unsur Hara
pada Tanaman (www.tutorvista.com)
http://www.tutorvista.com/content/biology/biology-iv/plantnutrition/plant-nutritionindex.php#
Bila uji pendahuluan ini negatif, maka selanjutnya dapat
dilakukan diagnosis kekurangan atau kelebihan unsur hara. Sebagai
pedoman, berikut ini disajikan gejala umum defisiensi unsur pada
tanaman (Epstein, 1972):
Nitrogen
Kecuali kekeringan, tidak ada defisiensi unsur yang berakibat
seburuk kekurangan nitrogen. Gejala yang paling umum yaitu
khlorosis dan etiolasi. Pertumbuhan terhambat dan tanaman
tampak kurus serta kerdil. Tetapi warna buah yang normal
123
merupakan perkecualian. Gejala tampak terutama pada daun tua
yang meluas ke daun muda yang lebih aktif.
Sulfur
Gejala defisiensi sulfur seringkali dikaburkan dengan
defisiensi nitrogen. Tanaman menunjukkan khlorotik, kurus dan
pertumbuhan jelek.
Fosfor
Warna daun hijau tua atau biru tua adalah salah satu gejala
utama defisiensi P pada berbagai tanaman. Seringkali pigmen
merah, ungu, atau coklat dijumpai pada daun, khususnya sepanjang
tulang daun. Pertumbuahn terhambat dan pada kondisi defisiensi
hebat tanaman menjadi kerdil.
Kalium
Defisiensi kalium pada beberapa jenis tanaman menyebabkan
warna hijau tua atau biru tua seperti pada defisiensi P. Bercakbercak seringkali muncul pada permukaaan daun. Bisa pula muncul
nek-rosis pada tepi daun atau daun seperti terbakar. Pada kondisi
defisiensi berat, tunas pucuk dan samping bisa mati ("dieback").
Kalsium
Gejala defisiensi Ca tampak pada fase pertumbuhan awal dan
bagian yang paling menderita adalah jaringan meristematik serta
daun muda. Kalsium cenderung mengalami imobilisasi pada daun
tua atau jaringan lain dan tidak dapat ditranslokasikan ke bagian
muda yang aktif; akibatnya
titik tumbuh rusak atau mati
124
("dieback"). Pada bunga dan buah muda gejala disebut "blossomend-rot". Pertumbuhan akar sangat dipengaruhi. Gejala defisiensi Ca
pada tanah-tanah masam sering diikuti keracunan ion hidrogen, atau
logam-logam seperti Al, Fe, atau Mn. Hal terakhir ini berkaitan
dengan kepekatan tion-ion tersebut tinggi pada pH rendah. Akarakar tanaman yang rusak dapat terinfeksi bakteri ataupun cendawan.
Magnesium
Berlainan dengan Ca, magnesium mudah ditranslokasikan
dari bagian tua ke bagian muda atau daerah pertumbuhan aktif.
Oleh sebab itu, defi-siensi pertama kali tampak pada daun tua.
Seringkali terjadi khlorosis tepi daun diikuti munculnya berbagai
pigmen. Khlorosis mungkin pula dimulai dalam bentuk bercakbercak atau panu yang berkembang pada tepi dan ujung daun; yang
secara keseluruhan merupakan interveinal khlorosis (khlorosis di
antara tulang-tulang daun dimulai pada daun tua).
Besi
Defisiensi besi umumnya ditunjukkan oleh khlorosis pada
daun muda. Mula-mula tulang daun tetap hijau, tetapi pada
kebanyakan tanaman tulang daun juga mengalami khlorosis.
Defisiensi umumnya dijumpai pada pohon buah-buahan. Defisiensi
yang disebabkan level kalsium karbonat tinggi (tanah-tanah
berkapur atau kalkareus) disebut "lime induced khlorosis".
Mangan
Gejala defisiensi mangan sangat bervariasi pada berbagai
jenis tanaman. Daun seringkali menunjukkan khlorosis di antara
tulang, dan tulang daun membentuk pola berwarna hijau dengan
latar belakang kuning, menyerupai fase awal defisiensi besi. Dapat
pula muncul bintik-bintik nekrtotik atau garis-garis pada daun (pada
125
oats disebut "gray speck"). Pada biji legum, nekrosis bisa muncul
pada embrio atau di permukaan dalam keping biji. Pada beberapa
jenis tanaman, daun-daun mengalami perubahan bentuk (pada
pohon pecan disebut "mouse ear"). Bila defisiensi berat, tanaman
menjadi sangat kerdil.
Seng
Gejala klasik difisiensi seng pada pohon buah-buahan adalah
berupa "Little leaf" atau "rossette"; akibat gagalnya jaringan
berkembang
secara
normal.
Perkembangan
terhambat
menyebabkan daun menyempit (little leaf), dan ruas terhambat
menyebabkan kedudukan daun menyerupai bunga rose ("rossette").
Pada jenis-jenis tanaman tertentu daun mengalami khlorotik, tetapi
daun-daun lain berwarna hijau tua atau hijau biru, membengkok dan
nekrotik.
Pada kondisi defisiensi berat, pembungaan dan
pembuahan sangat berkurang dan seluruh tanaman bisa kerdil dan
cacat.
Tembaga
Gejala sangat bervariasi tergantung jenis tanaman. Daundaun mengalami khlorotik atau warna hijau biru tua dengan pinggir
melengkung ke atas. Kulit pohon sering kali kasar dan melepuh;
gom atau belendok keluar dari celah kulit melepuh tersebut
("exanthema"). Pucuk muda sering mati diikuti munculnya tunastunas dalam jumlah banyak menyerupai semak-semak.
Pembungaan dan pembuahan berkurang; tanaman semusim bisa
gagal tumbuh dan mati pada fase pembibitan.
Khlor
Keesensialan khlor ditemukan pada penelitian tomat yang
ditumbuhkan di media larutan murni oleh Broyer dkk tahun 1954.
126
Tanaman yang mengalami defisiensi Cl mula-mula berwarna hijau
biru dan daun-daun muda memanjang; di terik matahari ujung daun
muda layu dan terkulai, tetapi segar kembali pada malam hari, suhu
dingin atau berawan. Selanjutnya muncul "bronzing" pada daun,
diikuti khlorosis dan mekrosis. Pada keadaan defisiensi hebat
tanaman kurus dan kerdil. Layu, kehilangan warna (bronzing) dan
nekrosis dijumpai pula pada jenis tanaman lainnya. Belum dijumpai
defisiensi Cl pada tanaman yang ditumbuhkan di udara terbuka.
Boron
Pertumbuhan ujung sering rusak dan tanaman sering mati
akibat defisiensi B. Jaringan tanaman mengeras, kering, dan rapuh.
Daun rontok, batang kasar dan retak-retak; bagian menonjol
bergabus dan berbintik-bintik dan pembungaan sangat dipengaruhi.
Bila buah terbentuk, seringkali tampak gejala seperti pada batang;
akar sangat menderita, dan akar atupun pucuk seringkali terinfeksi
bakteri.
Molibdenum
Defisiensi Mo pertama kali diidentifikasi pada tanaman
tomat, menyebabkan tanaman ini dan jenis tanaman lain khlorosis di
antara tulang daun. Tulang berwarna hijau pucat sehingga khlorosis
menyebabkan daun tampak berbercak-bercak kadang-kadang
seperti defisiensi mangan. Tepi daun cenderung mengeriting atau
menggulung. Dalam kasus defisiensi berat diikuti oleh nek- rosis dan
tanaman mengerdil. Pada kubis helai daun menjadi nekrotik dan
tidak berkembang, menampakkkan banyak garis sepanjang tulang
daun utama ("whiptail").
127
8.4. Kunci Pengenalan Defisiensi
McMurtrey (1950) dalam Resh (1978) menyusun urut-urutan
pengenalan gejala defisiensi unsur hara, untuk memudahkan
membedakan satu sama lain seperti disajikan pada Tabel 8.1.
Tabel 8.1. Kunci Defisiensi Unsur Hara dalam Jaringan Tanaman
(McMurtrey dalam Resh (1978)
----------------------------------------------------------------------------------Gejala
Defisiensi Unsur
----------------------------------------------------------------------------------A. Daun-daun lebih bawah atau lebih tua menunjukkan kelainan;
menyeluruh atau setempat-setempat
B. Kelainan bersifat menyeluruh, kelihatan kering atau seperti
terbakar pada daun-daun lebih tua
C.Tanaman berwarna hijau terang;daun-daun lebih bawah
menguning, mengering hingga coklat muda; bila defisiensi
mencapai stadium lanjut batang memendek dan
meramping…………………………………….……...........Nitrogen
CC. Tanaman berwarna hijau tua, sering berkembang ke
warna merah dan ungu; daun-daun lebih bawah kadangkadang menguning, mengering ke arah coklat kekuningan
atau hitam; bila defisiensi berlanjut batang memendek dan
meramping ….…………..………………………….……..…... Fosfor
BB. Kelainan bersifat setempat; bercak atau khlorosis dengan
atau tanpa bintik-bintik dari jaringan mati pada daun lebih
bawah; sedikit atau tidak ada pengeringan daun-daun lebih
bawah
C.Daun-daun menunjukkan adanya bercak atau khlorosis,
merah tipik, mati, ujung dan tepi daun melintir atau
melengkung ke atas; batang meramping …….. Magnesium
CC. Daun-daun menunjukkan adanya bercak atau khlorosis
dengan bintik-bintik jaringan mati berukuran kecil sampai
besar
D. Bintik-bintik jaringan mati berukuran kecil, biasanya
terdapat pada ujung dan antara tulang daun, lebih jelas
pada tepi daun; batang meramping …................ Kalium
128
DD. Bintik-bintik menyebar, meluas secara cepat, umumnya
tampak pada pada bagian antara tulang daun, kemudian
pada tulang daun primer maupun sekunder; daundaun menebal, ruas-ruas batang memendek .....…. Seng
AA. Kelainan pada daun-daun atau tunas-tunas muda, gejala
bersifat setempat
B. Tunas teratas mati, diikuti bagian ujung atau pangkal daun
daun muda tumbuh membengkok
C. Pada kondisi awal daun-daun muda tunas teratas
membelok, diakhiri bagian ujung dan tepi mati, sehingga
pertumbuhan selanjutnya dicirikan oleh terpotongnya
bagian tersebut, batang tunas teratas akhirnya mati
…………………………………................................. Kalsium
CC. Daun-daun muda tunas teratas berwarna hijau terang
pada bagian pangkal, berakhir patah pada bagian ini;
pertumbuhan selanjutnya daun melintir, batang tunas
teratas akhirnya mati ………………..….................Boron
BB. Tunas teratas umumnya tetap hidup; daun-daun lebih
muda atau daun-daun tunas layu atau mengalami
khlorosis dengan atau tanpa bintik-bintik jaringan mati,
tulang-tulang daun hijau terang atau hijau tua
C. Daun-daun muda layu permanen (efek layu ujung) tanpa
bintik-bintik atau khlorosis; pada fase berikutnya batang
atau ranting bagian bawah ujung atau kecambah biji
seringkali tidak mampu tegak bila defisiensi terjadi secara
akut ……………………………............................... Tembaga
CC. Daun-daun muda tidak layu; khlorosis terjadi dengan atau
tanpa bintik- bintik jaringan mati tersebar di permukaan
daun
D. Bintik-bintik jaringan mati tersebar di permukaan daun;
tulang-tulang daun cenderung tetap hijau, memberikan
pengaruh keping-keping atau jala
………….….................................................. Mangan
DD. Bintik-bintik jaringan mati tidak lazim tampak;
khlorosis bisa atau tidak bisa terjadi pada tulang daun,
menyebabkan tulang daun berwarna hijau muda atau
hijau tua
129
E. Daun-daun muda beserta tulang-tulang daun dan
jaringan di antara tulang daun berwarna hijau muda
……………………………………...............................Sulfur
EE. Khlorotik pada daun-daun muda, tulang-tulang daun
utama berwarna hijau tipik, batang memendek dan
meramping ………………………………………………..Besi
----------------------------------------------------------------------------------Cara penggunaan Tabel:
Kunci yang disajikan di atas adalah berupa Tabel dikhotomik, merupakan cara
menentukan gejala defisiensi, bukan toksisiti. Keputusan harus diambil pada
setiap rute alternatif dan berhenti pada keterangan terakhir. Pilihan alternatif
adalah huruf kembarnya, misal A vs AA, B vs BB, dst.. Kunci penentuan
kelainan unsur ini berdasarkan gejala yang dijumpai pada tanaman, sehingga
deskripsi gejala yang akurat merupakan syarat yang sangat penting.
130
Bab 9. Kesuburan Tanah dan Lingkungan *)
Petani sejak lama mengetahui bahwa bahan tertentu, bila diberikan ke
tanah, memperbaiki produksi, dikenal sebagai pupuk. Dengan alasan
biaya dan kemudahan aplikasi, pupuk artifisial digunakan mengganti
bahan alami. Tanaman tidak mampu membedakan, pupuk berbahaya
atau tidak, baru disadari bila terjadi kerusakan tanah, sungai ataupun
laut. Melalui pengetahuan yang lebih baik, diharapkan kerusakan dapat
dikurangi.
*) Anthoni (2000)
9.1. Kebutuhan Tanaman
Apa yang dibutuhkan tanaman? Hukum Liebig menyatakan
bahwa kebutuhan aktual merupakan faktor utama pertumbuhan.
Seringkali kebutuhan aktual dipandang rendah atau berlebihan;
sedangkan kebutuhan potensial lupa atau terabaikan. Berikut adalah
tinjauan tentang kesuburan tanah (potensial ataupun aktual) dari
global hingga detail (disadur dari: Antoni, 2000).
Air
Kebutuhan tanaman yang dirasakan sangat penting adalah air.
Di kebanyakan tempat di bumi, air menjadi masalah. Terlalu banyak,
atau terlalu sedikit. Air dibutuhkan oleh organisme hidup dalam tanah,
sehingga secara keseluruhan petani berkewajiban mengelola suplai air.
Nutrisi (Hara)
131
Sumber hara utama adalah batuan. Batuan melapuk, masuk
ke dalam tanah, dan tersedia bagi tanaman. Suplainya tidak cukup,
fakta bahwa komponen ekosistem daratan mendaur hara hingga
kehilangan minimal. Tanah pertanian juga mendaur hara, meski
dengan susah payah.
Pemupukan
Ada lima kaedah pemupukan sebagai dasar aplikasi.
Menjawab pertanyaan: apa butuh pupuk, jenis, dosis, cara pemberian
dan kapan waktu pemberian? Implikasi praktikal dijabarkan dalam
bentuk moto: tepat butuh, jenis, dosis, cara, dan waktu. Tujuan akhir
adalah efisiensi penggunaan pupuk.
Rumput untuk pohon
Diversifikasi jenis tanaman dalam pola monokultur dapat
membantu asupan pupuk. Hal ini menjadi alasan mengapa untuk
memproduksi pohon, tumpangsari dengan semak dan rumput perlu
dipikirkan.
Garam
Tanaman tidak butuh garam, lain halnya manusia dan hewan.
Karena itu, garam sering terlupakan dan hilang dari tanah. Karena
produksi tanaman rendah garam, betapa garam terasa diperlukan.
Defisiensi garam dalam masyarakat meningkat oleh sebab berbagai hal.
Kebutuhan Tanaman
Secara geologik, batuan adalah bahan induk tanah; kandungan dan
komposisinya berbeda dari satu tempat ke tempat lain, namun tanah
subur di bumi selalu diikuti pemberian senyawa kimia, baik untuk
tanaman maupun hewan. Hal ini dapat dimengerti, dalam ekosistem,
daur nutrisi selalu ada setiap waktu. Dalam proses, konsentrasi hara
yang jarang (seperti natrium dan khlor) dihilangkan, menyisakan unsur
132
hara tersedia, dikaitkan erat dengan kebutuhan tanaman. Meski rasio
sama, tanah bisa jadi bervariasi dalam hal densitasnya, dan juga
kebutuhan akan pupuk.
Dalam tanah, hara tidak dipertahankan sebagai larutan tetapi dalam
tubuh jazad hidup (beberapa dijerap lempeng liat). Tidak heran bila
kehidupan dalam tanah subur d2 hingga 10 kali lebih banyak dari pada
di permukaan. Unsur hara menjadi tersedia bila jazad mati, yang selalu
terjadi karena mereka hidup secara cepat.
Ahli lingkungan Edward S Deevey Jr mengemukakan bahwa unsur
kehidupan ada enam, yaitu: hidrogen (H), oksigen (O), karbon (C),
nitrogen (N), fosfor (P) dan sulfur (S), dengan rasio rata-rata
H:O:C:N:P:S=2960:1480:1480:16:1.8:1 untuk semua makhluk hidup
di bumi. Tanaman berkayu, jauh melebihi jumlah rata-rata tersebut.
Rasio H:O:C:N:P:S=1600:800:800:9:1:5 digunakan untuk tanaman
budidaya, dan 212:106:106:16:1:2 untuk tanaman laut dan humus
tanah. Dari sudut ekologis, tidaklah mengejutkan bila pakar
menemukan bahwa rasio untuk kehidupan darat (tanaman hijau +
hewan) sama dengan biota tanah (bakteri+fungi+fauna). Sebagai
perbandingan, komponen tanaman paling umum adalah karbohidrat
(gula, pati, dan senyawa berkayu) diwakili atom H:O:C =
12:6:6,ataumassa 1:6:8.
Karena C, O dan N mempunyai massa atom sama (12, 16,
14), maka hukum 'rule of thumb', setiap unit nitrogen dimiliki oleh 200
unit kehidupan (kering) dan 100 unit karbon.
Apasaja yang dibutuhkan tanaman untuk hidup, adalah:
Cahaya matahari: sebagai energi fotosintesis.
Karbon dioksida: penting sebagai bahan baku fotosintesis. Atmosfer
mendaurnya secara efektif.
Oksigen: bila tanaman istirahat malam hari, ia membutuhkan oksigen,
sambil melepas karbon dioksida.
Panas: memungkinkan proses biokimia hidup. Tanaman mempunyai
kisaran adaptasi luas terhadap suhu, tetapi hangatnya tropis mendorong
produksi lebih tinggi.
133
Air: proses biokimia fotosintesis membutuhkan banyak air.
Kekurangan air, menjadi penyebab masalah di banyak area geografis.
Hara makro: unsur hara makro (utama) N, P, K, S, Ca, Mg, dan
hara mikro, sedikit.
Biota butuh jumlah yang sama, tetapi karena tidak
berfotosintesis, mereka tidak membutuhkan cahaya maupun karbon
dioksida. Kebutuhan di atas seringkali disebut 'faktor pembatas’ –
‘limiting factors' karena dapat membatasi pertumbuhan tanaman.
Lebih tepatnya, dapat disebut 'faktor penentu kehidupan’ – ‘lifedetermining factors'.
Hukum Liebig
Ilmuan Liebig menemukan semua kebutuhan tanaman di atas
harus tercukupi, dan salah satu yang tersedia paling sedikit akan
menjadi penyebab utama pembatas pertumbuhan. Sehingga pada
musim dingin, bila beku, tanaman tidak butuh karbon dioksida, atau air
atau hara; melainkan panas.
Cahaya dan Panas
Cahaya dan panas berjalan bersama-sama, bila sumber
energi dari cahaya. Daur musiman berpengaruh khususnya di
daerah beriklim sedang. Tetapi pengaruhnya dapat diduga. Sebagai
contoh rumah kaca, radiasi panas menangkap 'cahaya-tampak'
tetapi melindungi radiasi infra merah dari atap. Saat iklim dingin,
rumah kaca diberi panas melalui pembakaran minyak fosil.
Tanaman budidaya dilindungi dari angin dingin, yaitu dengan
memasang sekat pembatas. Panas dari cahaya matahari dapat
ditangkap oleh tegakan vegetasi. Evaporasi tanah menyebabkan
kehilangan panas, tapi dapat diminimalkan melalui mulsa atau
tanaman penutup tanah.
134
Jumlah cahaya dalam musim panas mungkin terlalu banyak,
menyebabkan tanah terlalu kering. Penutup pohon dapat ditanam
yang menghilangkan daunnya pada musim dingin. Tanaman diberi
jarak untuk mencegah penutupan satu sama lain.
Karbon dioksida
Karbon dioksida agak kurang di atmosfer, di mana terdapat
satu molekul setiap 30,000 (0.003). Semua tanaman di bumi
berkompetisi terhadap sumber karbon dioksida, karena semua
berhubungan dengan atmosfer yang sumber karbon dioksidanya
sama. Tanaman, hidup di daerah tropika panas lebih mudah
dibandingkan dengan daerah dingin yang kurang cahaya.
Hanya akhirnya alam bersahabat dengan tanaman, yang
mampu mengkonversi karbon dioksida lebih efisien dari tanaman
lain, juga hemat air. Konversi fotosintetik mereka membutuhkan
empat langkah biokimia, dibandingkan dengan pohon biasanya,
suatu proses yang menghemat baik energi maupun air. Tanaman ini,
disebut tanaman tipe C4, tergolong rumput seperti bambu, dan
tanaman pertanian, tebu, jagung, dan sorghum. Mereka kurang
lebih dua kali lipat lebih efisien dalam mengkonversi cahaya dan
membutuhkan air empat kali lebih sedikit. Tanaman tipe C3
mempunyai efiensi konversi cahaya matahari maksimum 15% dan
rumput tipe C4 di atas 24%. Dalam praktek, karena terlindung daun,
mencapai lima kali lebih rendah. Fotosintesis pada tanaman tipe C3
mengkonversi 0.1-0.4 g CO2 dalam 1 kg air, sedangkan tanaman
tipe C4 mengkonversi 0.4-0.8 gram.
Tanaman sukulen aktif pada malam hari, menyerap CO2
melalui stomata (pori daun) yang terbuka lebar, sedang tanaman
lain tertutup untuk meminimumkan respirasi. Selama malam hari,
CO2 diserap dan dikonversi ke dalam penyimpanan kimia dalam
bentuk asam oksaloasetat dan malat. Selama siang hari, senyawa ini
dikonversikan dan fotosintesis seperti pada proses C3 normal,
dengan menutup pori-pori daun untuk mencegah terjadi evaporasi.
135
Bentuk fiksasi CO2 yang spesifik ini disebut Crassulean Acid
Metabolism (CAM). Tanaman tipe CAM adalah sukulen, agave, lili,
bromelia, anggrek, kaktus, euphorbia, geranium dan banyak lagi.
Mereka menggunakan air yang minimum. (secara lebih detail
tentang tanaman tipe C3, C4 dan CAM, lihat Tabel 9.1)
Tabel 9.1. Perbedaan antara tanaman C3, C4 dan CAM
karakteristik
C3
C4
Struktur daun
Mesofil laminar,
jaringan pembuluh
parenkhim
Rangkaian mesofil radial Mesofil laminar,
sekitar jaringan
pembuluh khlorenkhim vakuola lebar
CAM
Khloroplas
butiran
Butiran mesofil, jaringan
pembuluh sel-sel butiran butiran
atau tanpa butiran.
Rasio khlorofil a:b
~ 3:1
~ 4:1
< 3:1
Konsentrasi kompensasi- 30-70ppm
CO2 pada suhu optimal
<10 ppm
terang: 0-200 ppm
gelap: <5 ppm
Aseptor CO2 primer
RuBP
PEP
terang: RuBP
gelap: PEP
Produk fotosintesis
pertama
Asam-asam C3
(PGA)
Asam-asam C4 (malat,
asparat)
terang: PGA
gelap: malat
Rasio karbon-isotop
dalam fotosintesis
-2 to -4 %
-1 to -2 %
-1 hingga -3.5 %
Depresi fotosintesis oleh
O2
ya
tidak
ya
CO2 dilepas dalam
cahaya
ya
tidak
tidak
136
Kapasitas fotosintesis
bersih
Sedikit hingga
tinggi
Tinggi hingga sangat
tinggi
terang: sedikit
gelap: medium
Kejenuhan-cahaya
fotosintesis
Pada intensitas
tinggi
Tidak jenuh pada
intensitas tertinggi
Pada intensitas
sedang hingga
tinggi
Redistribusi produk
asimilasi
lambat
cepat
bervariasi
Produksi bahan kering
medium
tinggi
rendah
Dari W. Larcher: Physiological plant ecology, 1980. Setelah Black 1973, Laetsch 1974, Tieszen 1975, dll .
Seperti dapat diharapkan, tanaman tipe C3, yang menyerap
CO2 terbatas, bereaksi lebih kuat terhadap peningkatan CO2
daripada tanaman tipe C4. Mereka lebih unggul daripada tanaman
tipe C4, yang dibatasi oleh suhu.
Pada pemanasan rumah kaca secara eksternal, karbon
dioksida dari pembakaran energi minyak fosil untuk memperoleh
panas, seringkali disalurkan ke dalam rumah kaca untuk mendorong
pertumbuhan.
Arti penting air dan hara akan dibahas berikut. Lihat pula unsur hara
esensial dalam tabel-periodik serta gejala defisiensi pada tanaman,
hewan dan manusia.
Pengairan
Air merupakan komponen pembatasi kebutuhan tanaman.
Air tidak hanya penting untuk kehidupan tanaman tetapi juga bagi
semua biota tanah, di mana mereka bergantung. Demikian pula,
kesuksesan budidaya pertanian, terutama tergantung pada
bagaimana memelihara siklus kehidupan bawah tanah, dan
hubungannya dengan vegetasi atas tanah.
Tanaman butuh air, dalam jumlah banyak saat tumbuh.
Tabel 9.2, mengindikasikan berapa banyak yang ditranspirasikan
untuk memproduksi satu kg of bahan kering.
137
Tabel 9.2. Rasio transpirasi rata-rata berbagai tipe tanaman
Jumlah air dalam kg per kg bahan kering (rasio transpirasi)
Tanaman Tipe C3
Air
Tanaman Tipe C4
Air
Biji-bijian
500-650
Jagung/Sorghum di lahan penel.
260-320
Kentang dan Bit
400-650
Tanaman CAM
50-100
Legum
700-800
Bunga matahari (muda)
Bunga matahari (berbunga)
280
670
Tanaman Pohon Tropis & Tanaman budidaya
600-900
Cemara
200-300
Tanaman Pohon Daerah Sedang
Kelapa sawit
Jagung dalam growth chamber
200-350
~300
Sumber: W Larcher: Physiological plant ecology. 1980. Springer Verlag
Tanaman biji-bijian berproduksi tinggi dalam satu hektar
menghasilkan 8 ton biji dan 10 ton bahan kering, membutuhkan 10
juta liter air dalam semusim (4 bulan) untuk fotosintesis sendiri, atau
100,000 liter per hari, atau 1000 mm hujan!
Hal ini menjadi pertimbangan selanjutnya, memberi irigasi
tanaman untuk memperoleh produksi tinggi, dan juga untuk
meningkatkan area tanam. Khususnya untuk menjamin cuaca dan
iklim yang aneh, petani di dunia menyimpan sedemikian rupa air dari
sumber yang ada yang dapat diperoleh. Yang paling umum adakah
air bawah tanah dan danau sintetik.
Sumber air dan air tanah
Meski tanah dan batuan ditindihi beban yang maha berat,
masih ada celah dan retakan yang dapat dilalui air. Suatu hal yang
dapat diharapkan bahwa air, menjadi tiga kali lebih halus dari
batuan, menekan sedimen ke atas dan batuan ditekan ke bawah oleh
beratnya sendiri, sehingga air bebas dapat mencapai permukaan.
138
13
Bagaimanapun, seperti halnya dapat diteliti di sistem lapisan batu
kapur, air dapat ditemui pada kedalaman 300 m dan barangkali lebih
dalam lagi. Selanjutnya, genangan air bawah tanah ini dihubungkan
seperti bila ia sebagai danau tunggal bawah tanah, dapat dicapai
oleh semua kehidupan di atasnya.
Memompa genangan air bawah tanah sangat menarik
sebab air tidak dibutuhkan sebagai transpor. Tetapi genangan air
diganti terus secara perlahan. Makin dalam, makin lama
penyediaannya. Saudi Arabia diperkirakan ada 2000 km kubik dari
10,000 - 30,000 tahun air tersimpan dalam genangan pada
kedalaman 300 m.
Air tanah terbentuk dari penetrasi air dalam tanah dan
tergenang ke lapisan lebih dalam. Begitu dipompa, permukaan air
turun, membantu air mengalir lebih bebas dan karenanya
mengangkut senyawa yang tidak berada di sana. Tabel 9.3
memberikan ide tentang jaringan sistem air tanah dan bagaimana
pengaruhnya terhadap manusia. Catatan bahwa pengaruh terhadap
lingkungan tidak dibahas.
Tabel 9.3. Ancaman kimia terhadap air tanah
ancaman
sumber
pengaruh
di mana
pestisida
Aliran permukaan
dari lahan,
halaman, padang
golf, timbunan
buangan.
senyawa organo khlorida
meproduksi dan merusak
endokrin dalam kehidupan liar; USA, Eropa
senyawa organofosfat dan
Timur, Cina, India
karbamat merusak sistem hati
dan syaraf dan kangker.
nitrat
Aliran permukaan
pupuk; pupuk
kandang dari
budidaya
peternakan; sistem
septik.
Menghambat jumlah oksigen
mencapai otak, yang dapat
menyebabkan kematian pada
bayi (sindrom bayi biru).
Atlantik-tengahAtlantik USA,
daratan Cina
Utara, Eropa
timur, India
utara.
petro-kimia
Simpanan tangki
minyak bawah
Benzen dan petrokimia lain
dapat menyebabkan kangker,
USA, Inggris,
beberapa tempat
139
tanah
meskipun rendah.
di Soviet.
Prosesing metal
dan plastik,
Solven
pembersihan
terkhlorinat pabrik; pabrik
elektronik dan
pesawat.
Senyawa reproduksi kelainan
dan beberapa kangker.
USA barat, z0ne
industri di Asia
timur.
arsenat
Pemunculan alami
Sistem syaraf dan kerusakan
hati; kangker kulit
Banglades, India
timur, Nepal,
Taiwan.
fluorida
Pemunculan alami
Masalah gigi; melemahkan
tulang belakang dan
menghancurkan tulang.
Cina utara, India
barat laut
Irigasi dari Sumber Artesis
Sekitar 6000 tahun lalu bangsa Sumeria menemukan irigasi
dengan cara menyalurkan air dari sungai Euphrat ke lahan pertanian
mereka. Ini memperbaiki hasil dan kondisi kehidupan sedemikian
rupa. Sekarang, sedapat mungkin, sungai-sungai dibendung untuk
listrik tenaga air dan irigasi. Tekanan air tinggi memungkinkannya
untuk mentranspor jumlah besar volume air melalui sistem saluran
pipa. Bila dikelola dengan hati-hati, hal ini memungkinkan petani
memperluas musim budidaya mereka dan meningkatkan
produktivitas. Suatu hal perlu diingat bahwa irigasi hanya sekedar
merupakan bentuk air hujan, meskipun bukan.
Penampungan air dalam suatu reservoar adalah aliran
permukaan dari hujan jatuh di atas permukaan area tampungan.
Dalam perjalanannya ke danau, ia melarutkan banyak unsur hara
tetapi juga juga garam yang akan menjadi perusak tanah. Bila air ini
digunakan ke tanah yang digenangkan untuk beberapa waktu per
tahun, garam akan tercuci ke bagian lebih dalam, atau juga berakhir
di laut. Tetapi seringkali lahan irigasi menjadi sumber air. Begitu air
140
menguap dari tanah, ia meninggalkan garam dalamnya,
menghasilkan degradasi tanah secara cepat menjadi salin.
Kebanyakan tanaman budidaya air irigasi hilang melalui hal ini.
Seperti dinyatakan sebelumnya,adalah sulit (atau riskan) membawa
lahan kering agar berproduksi. Irigasi dari danau dapat membantu
dalam beberapa kondisi iklim, terutama mengurangi risiko
kekeringan. Danau artifisial mengurangi aliran sungai, menghasilkan
penggenangan aliran jatuh sehingga kurang menggantikan
kesuburan tanah. Bendungan Aswan di Mesir mengalami beberapa
masalah.
Tabel 9.4 menunjukkan berapa banyak pertanian dunia
tergantung pada irigasi. Tidak heran, negara-negara kering paling
membutuhkan, dan di tempat ini irigasi menjadi masalah. Dalam
Tabel 9.4, budidaya padi termasuk lahan irigasi, tetapi dalam bentuk
panen air terus-menerus. Pertumbuhan tanaman irigasi
menunjukkan pertumbuhan penduduk dunia pertama, tetapi
sekarang jatuh di sampingnya, terutama akibat seluruh lahan subur
telah digunakan. Sekitar 20% lahan irigasi rusak akibat salinitas.
Tabel 9.4. Gambaran Lahan Pertanian Tergantung pada Irigasi
Tanaman (20 negara irigasi teratas dunia)
Negara
Area
irigasi
Mha
% lahan
budidaya
Defisit air
km ku/th
Negara
141
Area
irigasi
Mha
% lahan
budidaya
Defisit air
km ku/th
India
50.1
29
104
Uzbekistan
89
3.5
USA
21.4
11
13.6
Irak
61
3.2
Cina
49.8
52
30
Spanyol
17
3.3
Pakistan
17.2
80
Mesir
100
3.2
Meksiko
6.1
22
Brazil
5
2.8
Iran
7.3
Rusia
5.4
Thailand
39
4
5.0
24
Indonesia
4.6
15
Afrika Utara
4.0
17
Turki
Arab Saudi
4.2
3.5
Bangladesh
15
Romania
31
Itali
25
Afganistan
10
6
37
Jepang
Dunia lain
35
3.1
2.7
2.7
62
-
Sumber: UN FAO 1996 Production Yearbook.; various other sources
Panen air
Keberadaan danau air di atas setiap pertanian menjadi suatu
ide yang baik. Air tersimpan dapat mencapai lahan bagian bawah
melalui permukaan air maupum memasang pipa-pipa. Danau kecil
atau kolam digunakan melalui cara ini menghasilkan air minum
untuk ternak, tetapi danau yang besar terlalu banyak bagi peluar
enjenering.
Suatu pikiran cara ekologi adalah membiarkan tegakan
hutan di atas masing-masing lahan, memberi tajuk di puncak bukit.
Hutan dapat menahan air dalam jumlah besar dan melepasnya
secaara pelahan ke bagian bawah lereng. Puncak bukit sulit
dibudidayakan untuk pertanian sebab permukaan air dalam, tetapi
mereka relatif datar, memungkinkan dicapai oleh traktor, alasan
mengapa mereka ditelanjangi. Tetapi di Jepang, sisi bukit curam
dan puncak bukit dibiarkan sendiri, diselimuti oleh hutan alami.
142
52.4
255.5
Penyimpanan air
Air dapat dihemat dengan cara mengurangi evaporasi dari
tanah secara langsung. Air menguap lebih cepat pada suhu lebih
tinggi dan angin. Jadi bila kecepatan angin dapat dikurangi pada
permukaan tanah (dan di atasnya) sehingga tanah dapat
dipertahankan dingin, banyak kehilangan air dapat dicegah.
Menutup tanah dengan mulsa dan menegakkan pagar penahan
angin adalah salah satu solusi. Di Sepanyol dan di sekitar Laut
Mediteran, di mana iklim terlalu dingin pada musim dingin, petani
mengolah tanah di bawah tanaman anggur mempertahankan gulma
melindungi air dan menutup tanah olah dengan dari kekeringan.
Bagaimanapun, metode ini membiarkan tanah terbuka lebar
terhadap erosi ketika hujan datang tiba-tiba.
Irigasi terbuka dan saluran tanpa aspal, dan aplikasi ke lahan
langsung melalui saluran permukaan, bisa kehilangan air 50% masuk
ke dalam tanah yang tidak dibutuhkan dan melalui evaporasi.
Aplikasi air ke tanaman melalui irigasi drip, walaupun lebih mahal,
dapat mencapai efisiensi pemakaian air di atas 95%. Penghematan
air dapat dicapai melalui menggantikan springkel teakanan tinggi
yang membuat butir halus, dengan springkel tekanan lemah yang
membuat butir besar.
Di banyak tempat di dunia, air segar sekarang merupakan
komoditi diperdagangkan di pasar bebas. Dengan tujuan untuk
meningkatkan kemampuan petani mengawetkan air, ia juga
merupakan jalan terbuka menguasai sendiri air tersebut dan air
dikuasai oleh industri dan kota, orang yang mempunyai posisidaya
tawar lebih.
Sejarah Perusakan oleh Air
USA: The High Plains Aquifer System (Ogallala) meliputi 20%
lahan irigasi AS sebanyak 3700 km kubik. Sisa tampungan dalam
143
30 tahun sejumlah 325 km kubik. Lebih dari 65% tampungan ini
berada di Dataran Tinggi Texas, di mana area irigasi berkurang
26% antara tahun 1979 dan 1989. Tampungan mutakhir diduga 12
km kubik/th.
USA, Kalifornia: Cadangan air tanah rata-rata 1.6 km kubik/th,
sebanyak 15% kebutuhan air tanah negara tahunan. Dua pertiga
tampungan berada di Central Valley, pusat penghasil buah dan
sayur (bersama tempat lain di dunia).
USA, Barat Daya: Daerah pemompaan Arizona saja total
melebihi 1.2 km kubik/th. Phoenix Utara, permukaan air turun
lebih dari 120 m. Proyeksi untuk Albuquerque menunjukkkan
bahwa, bila penarikan air tanah berlanjut hingga tingkat
sekarang, permukaan air akan turun bertambah 20 m tahun 2020.
Mexico City dan Valley of Mexico: Pemompaan melebihi asupan
sumber alami sebanyak 50-80%, yang menyebabkan permukaan
air tanah turun, pemadatan aquifer, subsidensi lahan, dan
perusakan terhadap struktur permukaan.
Semenanjung Arabia: Penggunaan air tanah mendekati tiga kali
lipat lebih banyak dari asupan. Saudi Arabia tergantung pada air
tanah yang tidak pulih secara kasar sejumlah 75% terhadap air
tersebut, yang mana meliputi irigasi gandum 2-4 Mt/th. Pada
tingkat penurunan ini, persediaan air tanah akan bertahan hanya
selama 50 tahun.
Afrika Utara: Total kehabisan air tanah di Libya mendekati 3.8
km kubik/ha. Untuk seluruh Afrika Utara, kehabisan terakhir
diperkirakan 10 km kubik/th.
Israel dan Gaza: Pemompaan dari air garis pantai berbatasan
dengan laut Mediteran mencapai asupan mencapai 60%. Air
garam masuk ke perairan.
Spanyol: Seperlima total penggunaan air tanah, atau 1 km
kubik/th, tidak berkelanjutan.
144
India: Permukaan air di Punjab, India's bread basket, jatuh 0.2 m
setahun menyilang dua pertiga negara. Di Gujarat, level air tanah
turun 90% dari sumur-sumur observasi selama tahun 1980-an.
Penurunan drastis juga tampak di Tamil Nadu.
Cina Utara: Level permukaan air pada hakekatnya di bawah
Beijing turun 37 m selama 4 dekade terakhir. Kelebihan tersebar
di dataran Cina Utara, daerah produksi bijian penting.
Asia Tenggara: Kelebihan yang signifikan tampak di dan sekitar
Bangkok, Manila dan Jakarta. Pemompaan berlebihan
menyebabkan lahan mengalami subsidensi pada tingkat 5-10
cm/th untuk dua dekade terakhir.
Terbukti bahwa praktek di mana-mana di dunia, jumlah air
irigasi secara serius sangat diminati. Prospek untuk meningkatkan
hasil pertanian bagaimanapun tidaklah optimis. Tidak hanya lahan
yang membutuhkan air dalam jumlah banyak, tetapi juga industri
dan penduduk. Sejalan dengan perkembangan populasi penduduk
dunia dan terjadi urbanisasi (alasan mencari kerja?), air bergerak ke
arah di mana ia dibutuhkan lebih banyak, industri dan perkotaan.
Dalam 25 tahun, India akan bertambah sebanyak 340 juta penduduk,
lebih dari populasi mutakhir gabungan USA dan Kanada.
Menghemat air tidak hanya merupakan masalah pertanian, tetapi
juga merambah pula ke masalah perkotaan.
Diagram ini menunjukkan keadaan sumber air tawar dunia
dalam keadaan klimaks. Kebutuhan air tawar di lahan adalah sekitar
40,000 km kubik/th. Kebanyakan mengalir di permukaan dalam
genangan dan merembes ke dalam tanah. Sebagian air tergenang
diangkut ke bendungan (kawasan hijau), yang meningkat baik
melalui aliran bawah dan maupun berupa air diambil. Kembali
sebelum tahun 1950, konsumsi air manusia hanya sebagian kecil
berupa air mudah diambil, tahun 1950 ia menjadi 50% dan pada akhir
145
milenium mencapai 80%. Hanya kecepatan pembangunan
bendungan dapat mencegah kekurangan kebutuhan total air
tersedia bagi manusia, tetapi hal ini tidak akan bertahan lebih lama.
Sebagai hasilnya,ia akan menjadi masalah kekurangan air minum
dan industri setelah tahun 2020.
Hara
Oleh karena H, O dan C ditemukan dalam air dan
karbondioksida, unsur hara makro N, P dan S tidak. Dalam diagram
bar satu dapat dilihat keberadaan relatif unsur-unsur hara untuk
kehidupan. Tercatat bahwa skala berkembang di atas 6 dekade dari 1
hingga satu juta ppm.
Namum data ilmiah tidak diketahui dalam isu ini. Tabel 9.5
berikut disajikan oleh W. Larcher (1980):
Tabel 9.5. Keberadaan Relatif Unsur-unsur Hara untuk Kehidupan
(W. Larcher, 1980)
146
Unsur
Tersimpan
dalam tanah,
Bahan kering
tanaman
Rata-rata
tanaman
budidaya,
Faktor konsentrasi
ppm
budidaya, ppm
N nitrogen
1,000
10,000-50,000
20,000
20
S sulfur
700
500-8,000
1,000
1.5
P fosfor
700
1,000-8,000
ppm
2,000
3
K kalium
14,000
5,000-50,000
10,000
Ca kapur
14,000
5,000-50,000
10,000
0.7
Fe besi
38,000
50-1000
100
-
Zn seng
50
Mg magnesium
Mn mangan
Cu tembaga
Mo molibdenum
B boron
5,000
900
20
2
10
1,000-10,000
20-300
10-100
2,000
50
0.1-1
0.2
0.1
1
2-20
5-100
6
20
200-1000
100
Se selenium
?
?
?
Co kobal
-
0.4
100
?
0.4
20
Cl khlor
Ni nikel
0.7
?
?
0.3
2
?
?
I iodium
Tergantung di mana formula pupuk digunakan, tanaman
membutuhkan sekitar delapan kali lebih banyak nitrogen dari pada
fosfor dan sulfur. Khabar mutakhir, terlalu banyak fosfor telah
diberikan ke tanah sebab dipercaya ''tidak tampak'' pada proses
dalam tanah. Rasio N:P = 2:1 adalah biasa tetapi saat ini, rasio N:P =
6:1 (dan N:P:K = 100:18:22 saat ini merupakan rata-rata dunia), yang
mana lbih dalam garis di mana dipanen dari tanah. Kemampuan
tanah unruk ''memfiksasi'' (mengikat) senyawa fosfor adalah
masalah dalam hal tidak lama teesedia bagi tanaman, tetapi
penghilangan saat tercuci ke luar dengan mudah. Tanah alkalin
melepas fosfor lambat tetapi tanah kaya mikroorganisme,
menjadikan mineral ini bebas tersedia.
147
Diduga (Vaclav Smil, 1997) bahwa sekitar 175 Mt nitrogen
masuk ke dalam tanaman budidaya setiap tahun, dan sekitar
separuhnya melebur ke dalam tanaman. Pupuk artifisial
menghasilkan sekitar 40% dari seluruh nitrogen diserap tanaman
tersebut. Oleh karena mereka mencukupi
secara langsung
kebutuhan tanaman dan tidak langsung pakan hewan - sekitar 75%
dari seluruh nitrogen dalam protein pakan (sisanya berasal dari ikan
serta daging dan makanan sehari-hari diproduksi rumputan), sekitar
sepertiga protein dalam makanan manusia tergantung pada pupuk
nitrogen artifisial. Anak-anak lahir saat ini, bisa tumbuh dengan 50%
protein tubuh mereka diperoleh dari fiksasi N artifisial.
Dilaporkan bahwa kebanyakan ikan ditangkap di laut
dangkal yang mana mereka hidup dari suplai plankton berasal dari
pupuk melalui aliran permukaan daratan, dan 50% pupuk artifisial.
Padang penggembalaan saat ini dipupuk berat dengan nitrogen
'artifisial', meskipun perbukitan padang rumput menunjukkan
penampakkan kealami-annya dengan clover. Terakhir diketahui
bahwa kebanyakan mereka berubah menjadi sampah dan terdapat
pembatas ekologis.
Tercatat pula bahwa unsur-unsur dalam pupuk artifisial tidak
dapat dibedakan dengan pupuk alami. Manusia tidak mampu
membuat unsur-unsur baru. Anion nitrat adalah ikatan nitrogen dan
oksigen rekayasa manusia, secara pasti sama seperti dilakukan oleh
bakteri atau petir.
Perlu dicatat bahwa hasil yang diperoleh bukan hanya
berasal dari pupuk artifisial semata, melainkan dari irigasi, panen
ganda, dan perbaikan varietas tanaman.
Catatan bagi sejumlah tanaman tertentu tidak bereaksi baik
terhadap nitrogen:
Tanaman Leguminosa seperti alfalfa, kedelai dan banyak lagi,
memproduksi pupuk nitrogen dalam bintil akarnya atau dalam
jaringan tubuhnya, atas bantuan bakteri penambat-nitrogen.
Produktivitas meningkat bila biji kacang dilapisi dengan bakteri
148
ini. Kapasitas pengikatan nitrogen berkisar antara15-330 kg/ha,
tetapi 100 kg/ha adalah normal, memenuhi sekitar 30-70% dari
kebutuhan tanaman.
Sawah diusahakan tergenang selama musim tanam padi,
menyebabkan tanah kekurangan oksigen. Pakis Azolla (Azolla
pinnata) tumbuh pada kondisi ini, menambat kebutuhan tanaman
padi akan nitrogen atas bantuan bakteri-cyano Anabaena azollae.
Tebu, suatu tipe tanaman fotoartifisial C4, mengandung bakteri
pengikat nitrogen di luar jaringan mereka.
Beberapa tanaman kaya bakteri bintil akar penambat nitrogen.
Memperoleh oksigen dan makanan dari tanaman, bakteri
menyumbang nitrogen bagi tanaman.
Pakis Azolla (Azolla pinnata) tumbuh di sawah. Mereka dapat
menambat nitrogen dari udara dan menjadikannya tersedia bagi
tanaman padi.
Rekayasa genetik dapat membatasi perkembangan penetrasi
bakteri Rhizobium ke dalam sel akar tanaman pangan penting,
memfungsikan diri sebagai pabrik nitrogen, tetapi hal ini
bukanlah tugas mudah.
Menjadikan hal ini sebagai harapan, banyak tempat di
dunia, pengalaman fertiliser-laden rain (hujan asam) mencapai 50100kg/ha, berasal dari proses industri. Masukan tak diminta ini
merupakan pengaruh utama terhadap hutan, bukit pasir, rawa, dan
tanaman budidaya.
Begitu pupuk diaplikasikan, pengaruhnya segera terlihat
pada peningkatan net primary productivity (NPP sekitar 10 kg bahan
kering untuk 1 kg N), yang menurun secara tajam setelah tercapai
kejenuhan (barangkali 16 t/ha vegetasi dengan 8 t/ha panen
maksimum) dan nitrogen secara gradual menjadi racun. Ironisnya,
jumlah daun hijau meningkat dengan aplikasi N berikutnya, tetapi
pada tingkat sangat rendah, berpengaruh pada pengurangan NPP.
149
Mineralisasi nitrogen mewakili jumlah yang terakomodasi dalam
tanah dan daun. Ia turun tajam setelah mencapai kecukupan.
Nitrogen berlebihan tercuci ke luar oleh air hujan dan saat tanah
menolak kelebihan nitrogen, bakteri mengkonversinya menjadi gas
(NH3, N2 dan N2O). Oksida nitrat (N2O, gas gelak) merupakan gas
rumah-kaca yang sangat kuat, sekitar 280 kali lebih potensial dari
karbondioksida. Kontribusinya terhadap pemanasan global sudah
mencapai 6%. Begitu dunia mencoba mengatasi lebih banyak
produksi di area budidaya, kontribusi oksida nitrat terhadap
pemanasan global meningkat secara tajam.
Perkiraan jumlah kehilangan nitrogen global mencapai 10
kg/ha di lahan datar dan 50kg/ha di lereng (2-4 derajat) di area
berangin. Kehilangan Nitrogen dalam bentuk amoniak (NH 3, potensi
gas rumah-kaca) hilang ke udara, sekitar 25 kg per ekor ternak per
tahun. Fosfor hilang mungkin kurang dari seper-sepuluh, sebab
senyawa fosfor kurang larut dan jauh lebih rendah bila ia
diaplikasikan.
Tabel 9.6. Senyawa Nitrogen dalam Biosfer
Nitrogen
Gas
Amonia
Urea
Asam Amino
Protein
Formula
N2
NH3
NH2.CO.NH2
n(CH2).m(NH2).COOH
-
Nitrogen
100%
82%
47%
8-27%
~16%
10,000(*)
10
0.01
10
1
Dalam biosfer (Gt)
(*) tidak setuju dengan 4 million Gt pada awal Bab ini. Perlakuan nilai ini seperti indikasi
magnitude mereka.
Sumber: V Smil, SciAm July 1997: Global population and the nitrogen cycle. SciAm July 1997.
Kalium (K) adalah penting untuk fotosintesis dan pembentukan
asam amino dan protein dari ion amonium. Defisiensi kalium
menunjukkan seperti kematian dini daun-daun, dan meningkatnya
kepekaan terhadap stres. Kalium, seperti fosfor dapat disebabkan
fiksasi dalam tanah, sehingga tidak tersedia bagi tanaman,
bagaimanapun, unsur ini lebih mudah tercuci dalam tanah
150
dibandingkan fosfor. Nilai pH optimum ketersediaan adalah antara
6-8. Liat tiga lapis smektit mengandung kalium dalam strukturnya,
tetapi liat dua lapis kaolinitik tidak, dan biasanya menunjukkan
defisiensi kalium.
Kalsium (Ca) defisiensi daam tanaman menyebabkan kerdil akar
maupun daun. Tanaman butuh jumlah kalsium yang banyak. Lucerne
mendekati 3%. Kapur diberikan ke tanah untuk mengatasi
kemasaman, dan kelebihan kapur (tanah alkalin dengan pH di atas 7)
dapat menurunkan ketersediaan nitrogen, fosfor dan kalium.
Sulfur (S) tidak dibutuhkan dalam jumlah banyak untuk
pertumbuhan tanaman, tetapi tidak pernah kurang penting bagi
tanaman. Daurnya di alam sama dengan pada nitrogen. Jumlah
sedikit sulfur dijumpai sebagai sulfur dioksida (SO2) dalam atmosfer,
dihasilkan gunung berapi dan gas bakar fosil.
Pemupukan
Dalam Bab terdahulu kita dapat melihat bahwa
pembudidayaan lahan dalam jangka panjang akan mempengaruhi
keseimbangan hara. Pemupukan dapat membantu tanah, tetapi ia
juga dapat menyebabkan kerusakan. Ekosistem alami dunia tidak
pernah membutuhkan penambahan pupuk, jadi mengapa manusia
membutuhkan sekarang?
Dalam masyarakat yang sangat primitif, produksi pangan
dimotivasi oleh kelaparan. Pencarian pangan dihentikan bila
lumbung sudah penuh. Kelebihan panen tidak dikenal. Begitu
penduduk menjadi lebih puas, alasan untuk memproduksi pangan
berubah. Masyarakat petani mulai memproduksi pangan untuk
orang lain. Saat ini petani melakukannya demi uang. Mereka
mampu melakukannya juga sebab perdagangan dunia, sistem
moneter, transport, subsidi dan tujuan ketahanan. Mari kita
renungkan: pangan tidak diproduksi sebab setiap orang di manamana di planet kelaparan. Ini bukan memproduksi 'memberi makan
151
dunia'. Sistem pasar bebas hanya terjadi untuk mendistribusikan
efisiensinya untuk siapa yang mampu membayar, menjadikannya
sama saja.
Di mana-mana di dunia selama beribu tahun, pertanian
mendapatkan perlakuan buruk dan afair. Lahan dibersihkan dan
digarap. Bila gagal, lahan dikembalikan menjadi semak belukar atau
hilang kedua-duanya, tinggal tulang lahan, tengkorak batu di
sebelahnya. Saat ini pertanian sangat senasib, tetapi dalam waktu
bersamaan kita berharap dapat belajar dari kesalahan kita.
Ada beberapa alasan prinsip untuk melakukan pemupukan:
Keseimbangan Tanah: menjadikan komposisi hara dalam suatu
tanah mencapai campuran yang dibutuhkan tanaman, atau
menambahkan unsur hara dalam suplai singkat. Melalui analisis
batuan dasar dari mana tanah tanah berasal, dan mengetahui
kebutuhan tanaman yang tumbuh di sana atau mencampur
tanaman selama beberapa musim, unsur hara dalam suplai sesaat
dapat ditetapkan dan dapat ditambahkan dalam bentuk pupuk
artifisial. Dalam uji tanah tradisional, sampel di horizon A
dianalisis, daripada C atau B. Hal ini dilakukan karena komposisi
horizon A, berupa zone olah dan zone perakaran, segera respon
untuk musim produksi tanaman. Hal sama seperti analisis horizon
C atau B, unsur asli dalam suplai sesaat dapat dideteksi dan
ditambahkan untuk memperbaiki komposisi tanah.
Penggantian: untuk menggantikan unsur hara melalui panen.
Dalam skala kecil masyarakat primitif, sisa manusia dan binatang
dikembalikan ke tanaman budidaya di mana mereka berasal,
tetapi pada skala besar pertanian di mana produksi dijual dan
di,akan secara luas, hal ini tidak tidak lebih lama diterima. Pupuk
artifisial kemudian penting untuk menggantikan pupuk tanah
alami. Lihat pula catatan pada pertanian tradisional dan daur
ulang sisa di bawah.
152
Respon Cepat: pupuk cepat tersedia diaplikasikan untuk
memperoleh kebutuhan mendadak tanaman budidaya
monokultur cepat tumbuh.
Optimis: pupuk artifisial diberikan untuk optimisasi beberapa
parameter ekonomi, biasanya jumlah keuntungan dari operasi.
Banyak perusahaan pupuk mendefinisikan hasil optimal tanpa
maksud meningkatkan resiko polusi tanah dan air, dan degradasi
lahan miring seperti racun bagi plankton di laut.
Pakan Mikroorganisme Tanah: suatu aspek paling penting
sering dipandang enteng adalah penggunaan pupuk sebagai
pakan mikroorganisme tanah. Di abad ke-19, 'Gabungan Petani'
Belanda menggunakan lebih dari 20t/ha kotoran ternak.
Nitrogen dapat diperoleh dari kotoran ternak dalam bentuk
amoniak NH3, bentuk nitrogen sangat menguap.
Tabel 9.7 berikut menunjukkan beberapa dari pupuk yang
paling populer digunakan:
Tabel 9.7. Pupuk Umum Digunakan
Tipe Pupuk
Rumus
Unsur
Komentar
153
Aktif
Amonium
NH4.HCO3
N 18%
bikarbonat
Amonium
nitrat
Urea
Cepat menguap. Kemasan butuh disegel.
Terbaik aplikasi dalam tanah. Hilang di atas
50 % setelah aplikasi. Pembuatan murah.
NH4.NO3
N 35%
Pupuk paling potensial buatan industri
Haber-Bosch. Mudah larut dalam air dan
diserap tanaman. Juga cepat tercuci.
NH2.CO.NH2
N 47%
Pupuk lambat tersedia yang membutuhkan
konversi oleh bakteri tanah sebelum
amoniak tersedia bagi tanaman. Urea pelet
mudah dipak, dipegang, disimpan dan
diaplikasi.
Batu Fosfat
Ca3(PO4)2
P 19%
Ca 38%
Super fosfat
CaSO4 53%
CaP2O5 34%
S 12%
P 11%
Ca 24%
Diberikan sebagai fosfor dan kalsium.
Ditambang dari deposit guano (ekskresi
burung laut).
Dibuat dari batuan fosfat atau tulang,
digiling menjadi tepung, kemudian
dicampur dengan asam sulfat. Populer di
New Zealand dan Australia.
Super fosfat Ca(H2PO4)2
dobel
P 26%
Ca 17%
Bentuk fosfat yang paling umum, kelarutan
tinggi
Triple super
CaHPO4
Kapur,
CaCO3
Ca 40%
Ditambahkan ketanah sebagai kalsium dan
Kalium
K2O
K 83%
Penambahan kalium
fosfat
kalsit
oksida
P 23% Ca Digunakan secara luas, sedikit larut dalam
29%
air.
mengurangi kemasaman.
Uji tanah memberikan konsentrasi tanah dalam ppm (parts
per million). Dua nilai berbeda tampak pada fosfor, tergantung jenis
uji: Bray atau Olsen. Olsen menunjukkan gambaran umum 30% lebih
rendah dari pada uji Bray. Tanah dianggap optimal dengan
154
konsentrasi P 10-20 ppm; kurang bila 0-5 ppm. Tingkat aplikasi
tipikal adalah 50 kg/ha (P2O5) untuk lahan pertanian intensitas tinggi.
Kalium diekstraksi dari tanah dengan ammonium-acetate,
menunjukkan tanah optimal pada 90-130 ppm dan tanah kurang bila
0-50 ppm. Tingkat aplikasi tipikal adalah 40 kg/ha (K 2O) untuk tanah
pertanian intensitas tinggi. Tercatat bahwa 1.000 ppm = 1 kg/ton.
Bila pupuk tidak diberikan, padang rumput berproduksi
tinggi menurun 5% dan di daerah berbukit 10-15% per tahun, untuk
daerah datar hasil kurang dari 30-40%.
Pada sistem pertanian tradisional tidak terdapat cukup daur
sisa hewan dan manusia untuk mempertahankan kehilangan melalui
panen. Lahan budidaya didaur antara budidaya dengan rumput.
Mengurung hewan pedaging diberi pakan sisa tanaman dan tanaman
pakan yang ditumbuhkan khusus untuk itu. Sisa mereka didaur ke
lahan, hanya pada saat sebelum tanaman baru membutuhkan unsur
hara. Penyakit tanaman yang dilawan dedngan rotasi yang baik,
daripada oleh bahan kimia. Ini merupakan cara bertani yang
bertahan lebih dari seribu tahun, dan mendapat banyak dukungan
saat ini dengan istilah permaculture.
Diketahui bahwa kesuburan tanah tergantung pada
mikroorganisme. Perlakuan tanah, dengan membajak, memupuk
atau mengontrol hama penyakit, dianggap petani sebagai hal
berkelanjutan yang mestinya pertama kali berpikiran tentang biota
tanah. Apa yang mereka perlukan? Bagaimana cara
memperlakukan? Bagaimana cara mendapatkan mereka lebih
banyak? Dalam hal ini, pupuk artifisial tidak sama dengan daur sisa.
Pupuk artifisial mengandung hanya nutrisi untuk tanaman. Sisa dan
akar mereka kemudian memberi pakan tanah. Secara kontras, sisa
hewan tanah memberi pakan tanah menjadikan unsur hara tersedia
bagi tanaman. Ini perbedaan penting.
Juga terdapat perbedaan jelas antara tanaman tahunan
seperti teh, kopi, karet, rumput, dengan tanaman semusim seperti
155
kacang, gandum, kentang. Tanaman pohon tidak memerlukan
pengolahan tanah, tidak menghancurkan tanah agar berlanjut, yang
mempengaruhi kehidupan biota tanah. Hidup tanaman yang lama
membiarkan tanah menjastifikasi komunitas tanaman baru di
atasnya dan mempertahankan unsur hara yang paling dibutuhkan.
Kebanyakan tanaman manusia berbeda dari ekosistem
alami dan komunitasnya dalam kompleksitasnya. Tanaman manusia
kebanyakan monokultur, sedang komunitas alami mempunyai
kemungkinan ragam untuk memberikan tipe tanah dan iklim spesifik
lokal. Varieats tanaman tinggi dimaksud bahwa komposisi rata-rata
haranya lebih cocok composition of nutrients better matches dalam
komunitas tanah oprimal. Dengan kata lain, ragam tanaman
meningkatkan kesuburan tanah. Meskipun belum terdapat bukti,
adalah menarik bahwa bero dengan varietas rumput dan lain ragam
tanaman, memelihara tanah lebih subur daripada bila dibudidayakan
secara monokultur satu jenis rumput.
Meminimalkan Resiko
Melalui kepedulian penuh terhadap lahan budidaya,
mengenal sejarah dan mempunyai pengalaman bagaimana
terjadinya melalui penelitian dan pengujian, petani merupakan
person paling tepat untuk menjastifikasi resiko lingkungan. Berikut
beberapa praktek umum mengurangi resiko kerusakan oleh
lingkungam:
Punya uji tanah setiap tahun. Ambil bebrapa sampel tersebar di
lahan pada titik-titik tertentu pada bulan sama setiap waktu.
Mintakan advis ahli pertanian. Ingat bahwa ukuran uji adalah hara
segera tersedia, sedang organisme tanah melepas hara 'tidak
156
tersedia' sedikit-sedikit. Tanah yang baik bisa mempunyai kutub
hara 'tidak tersedia'.
Punya analisis jaringan tanaman untuk serapan hara aktual.
Melakukan pencatatan uji tanah dan tanaman, aplikasi pupuk dan
hasil tanaman. Juga curah hujan.
Aplikasi pupuk dalam kondisi angin angin tenang, kurang dari
5km/jam. Sering-sering semprot/aplikasi. Hindari air terbuka.
Jangan memupuk bila tanah jenuh dengan air (yaitu kapasitas
lapangan). Lakukan bila pipa drainase tidak berjalan.
Perubahan Suhu tanah tanah 5ºC. Waktu aplikasi pada saat
pertumbuhan tercepat.
Berikan pupuk lambat tersedia (slow-release) atau cepat tersedia
(fast-release), atau campuran keduanya untuk memenuhi
kebutuhan tanaman.
Berikan jumlah sedikit lebih sering bila mungkin dan mudah
dilakukan.
Awasi bila kontraktor memupuk, dan cek hasilnya.
Pastikan lahan merupakan tipe cocok untuk penggunaan lahan
(tanah, kelerengan).
Pasang mata pada pertumbuhan tanaman di seputar sumber air.
Uji sumber air dan air pengairan tehadap unsur hara.
Penggunaan Batuan Mineral dan Pupuk
Proponen dari permakultur dan pertanian organik
menggunakan sumber alami 'batuan' untuk pupuk alami. Bahan ini
ditebar di lahan. Organisme tanah kemudin menutupinya menjadi
157
lingkungan masam dan lembab yang mendorong laju pelapukan
alami 1 ton/ha. Sudah barang tentu, di horizon C, batuan basik
melapuk pada timgkat ini, memberikan unsur hara baru. Seringkali
batuan keras adalah endapan metamorf seperti greywacke atau
batuan beku seperti basalt. Susunan kimia dari kedunya berbeda ,
tetapi rata-rata dapat mendorong hasil unsur hara (lihat Tabel 9.8).
Tabel 9.8. Estimasi Komposisi Batuan Pupuk
Konsentrasi Batuan [1]
Batuan [1]
Tanah[2]
100
0.1
1.0
K – kalium
1,200
1.2
S - sulfur
1,000
1.0
0.7
20,000
20
5
Unsur
N - nitrogen
P - fosfor
Ca – kapur, kalsium
Mg - magnesium
ppm
700
20,000
kg/ton
kg/ton
0.7
20
0.7
14
14
[1] average concentration of the Earth's crust, for lack of details on greywacke,
granite and basalt.
[2] see table above
Seperti terlihat adalah merupakan cara yang tidak efisien
meningkatkan kesuburan,bila hanya 50 kg dari 1.000 kg (5%) batuan
memproduksi sebagai pupuk, dibandingkan dengan sekitar 40-50%
pada pupuk artufisial, dan ia tidak memberikan nitrogen. Tabel juga
menggambarkan batas produktivitas lahan terhadap produktivitas
tanah alami bila produksi tidak ditangani dan tidak didaur ulang.
Secara kasar ini menunjukkan pupuk 10 kg per ha (N:P:K=8:1:1, tidak
termasuk N) untuk tanah hutan melapuk pada tingkat 1t/ha, dan
barangkali 40kg/ha untuk lahan pertanian dengan pelapukan lebih
cepat.
Pohon untuk Lahan Rumput
Diagram ini mengilustrasikan ide ekologis untuk
keberadaan kesuburan tanah padang rumput sedang dalam waktu
158
bersamaan memperoleh perlindung lebih baik terhadap erosi. Ide
adalah untuk tanaman pohon yang cocok pada tanah pasang rumput
berbukit sedang. Perakarannya mencapai jauh lebih dalam ke bawah
daripada rumput, sehingga mereka dapat memperoleh unsur hara
dari lapiaan lebih dalam, di samping itu menggambarkan pula proses
pelapukan. Daun-daun dan dahan jatuh merupakan pakan
organisme tanah yang mengembalikan unsur hara ke horizon A.
Keuntungan berikut diperoleh:
Unsur hara diperoleh dari bagian dalam dan didaur ke
permukaan.
Unsur hara tercuci masuk kembali ke permukaan, mengurangi
polusi air bahwa tanah.
Pakan seresah untuk mikroorganisme tanah. Terdapat sumber
humus yang lebih banyak.
Akar dalam mencegah pergerakan tanah seprti creeping,
slumping dan slipping, jadi mengurangi erosi.
Deciduous menghasilkan sekat pada musim panas terik dan
terang, tetapi mengundang sinar matahari masuk musim dingin.
Jarak pohon-pohonan menangkap lebih banyak panas.
Ide khususnya untuk teras lereng tidaklah baik untuk tanaman
budidaya dan sulit dipupuk. Pohon-pohon sendiri membutuhkan
kenyamanan berikut:
Akar dalam: untuk mendapatkan unsur hara di lapisan dalam
tanah dan mencengkeram tanah lebih luas.
159
Tumbuh Cepat: pohon-pohonan melakukan metabolisme cepat,
tidak hanya karena padang rumput mempunyai metabolisme
cepat tetapi juga efektif.
Desiduous: dengan merontokkan daun pada musim gugur,
dihasilkan sejumlah besar seresah. Dalam musim dingin atau
awal musim gugur pada saat rumput terbatas karena cahaya dan
panas, pohon-pohon membiarkan cahaya masuk memanaskan
tanah dan angin mengeringkannya lebih cepat. Dalam musim
panas saat rumput terbatas karena kekeringan, daun-daunan
melindunginya. Tegakan pohon menahan angin, jadi melindungi
rumput dari kekeringan.
Ukuran yang Benar: pohon-pohonan harus membatasi diri untuk
mengurangi pemeliharaan. Tinggi 6-12 m mungkin optimal.
Mudah Ditanam: pohon-pohon harus ditanam dengan maksud
menjadi tonggak yang lebih tinggi daripada ternak dapat
digembalakan.
Pelindung: bila hewan ternak menyukai daun pohon, maka ia
dapat digunakan pada kasus kepanasan.
Batang Lunak: batang dan cabang harus mudah dilapuk,
mengurangi mess mereka.
Beberapa pohonpoplar mungkin cocok, tetapi ada suatu
peluang bagi para pakar dan komunitas petani.
Masalah Garam
Dua dari unsur-unsur paling penting dalam tubuh manusia
adalah natrium dan klor, dikenal sebagai garam (NaCl, sodium
chloride). khlorida memegang peranan esensial dalam netralisasi
dan memompa cairan ekstraselular dan dalam keseimbangan asam160
basa dalam tubuh. Asam hidrokhlorat diproduksi dalam perut untuk
mencernak makanan. Ia juaga hilang dlam keringat, urin dan faeces
(92%). Tubuh menyuplai khlorin dapat ditekan secara cepat melalui
pernapasan berlebihan atau kehilangan asam dalam tubuh. Ia
dijumpai dlam produk binatang, termasuk makanan sehari-hari,
tetapi sedikit dlam sayuran.
Natrium adalah unsur yang berfungsi bersama khlor dan
bikarbonat untuk memelihara keseimbangan ion positif dan negatif
dalam cairan tubuh dan jaringan. Natrium merupakan bagian
pemegangan air dalam jaringan tubuh. Kelebihan natrium dapat
menyebabkan edema atau pengikatan air. Ia terlalu sedikit
mengganggu imbangan asam-basa, penting dalam status nutrisi
yang baik. Hormon aldosterone keseimbangan natrium dan air dalam
tubuh. Gejala defisiensi sodium termasuk lesu, apatis, mual, atau
kram. Natrium dijumpai dalam semua makanan dari binatang dan
garam meja.
Tidak diragukan bahwa garam merupakan nutrisi penting
untuk manusia, belum ada data mutakhir menyatakan masyarakat
menderita karena defiensi garam. Apa yang disebut dalam sub Bab
berikut, adalah hasil pengamatan penulis, tidak (belum) diverifikasi
melalui metode ilmiah. Meskipun demikain, mereka cukup penting
mendapat perhatian. Dicatat, bahwa meskipun kita akan bicara
tentang garam, ia termasuk pula mineral lain yang tidak esensial
terhadap tanaman tetapi hanya (atau terutama) untuk binatang
(boron, magnesium, fluor, iod, besi, khrom, mangan, molibdenum,
selenium, silikon, vanadium dan lain-lain). Istilah garam, termasuk
imbangan garam. Banyak orang mencenak kelebihan garam dari dari
makanan komersial seperti snack, siap saji, roti, sereal, dll., tetapi ini
murni garam meja, kekurangan imbangan mineral-mineral esensial.
Kehilangan Garam dari Tanah
161
Tanaman tidak butuh garam dalam fungsinya, tetapi garam
berada dalam jaringan tubuh mereka bila menyerap air melalui akar.
Proses mereka saat tanaman menyerap air, disebut 'osmosis'. Air
bergerak dari konsentrasi garam lemah (tanah), melalui membran
'semi-permeable' , menuju konsentrasi garam lebih tinggi (tanaman).
Tanaman selalu melengkapi cairan tubuh mereka lebih pekat dari
tanah. Mereka juga melakukannya dengan cara menguapkan air
murni dari daun-daun mereka. Bila tanah kering, tanaman butuh
konsentrasi lebih tinggi bila tanah lebih lembab, bukti mengapa
tanaman gurun asin. Bila tanah bergaram, tanaman juga butuh
konsentrasi lebih tinggi, seperti pohon bakau di pantai.
Tetapi melalui kelarutan garam tinggi dalam air, ia hilang
secara cepat dari tanah. Tanaman tidak peduli ini, tetapi
mikroorganisme peduli. Mereka butuh garam seperti halnya
manusia. Begitu pertanian modern menjadi lebih percaya terhadap
pupuk artetis, daripada pupuk alami, organisme tanah garam yang
beralih ke bagian bawah tanah.
Persepsi Masyarakat
Beberapa persepsi berlaku dalam masyarakat tentang
keterbatasan atau imbangan garam dalam tubuh kita:
162
Garam Penyebab Masalah Jantung: dokter menyarankan
pengurangan garam dalam makanan dengan keyakinan bahwa
garam menyebabkan masalah jantung seperti halnya tekanan
darah tinggi. Tetapi tidak cukup pustaka menunjukkan hal
tersebut tidak terjadi setelah diet pengurangan garam.
Garam Penyebab Penuaan: masyarakat yakin bahwa ia hidup
lebih lama dengan mengurangi makan garam, tetapi menderita
kerusakan hati, masalah ginjal dan pencernaan. Tidak ada
kejadian medik mendukung keyakinan ini.
Penelitian Garam: kebanyakan,bila tidak semua penelitian pakar
berkaitan dengan masukan garam yang dilakukan dengan garam
refined, lebih dari garam laut. Ini plausible bahwa bila terjadi
defisiensi garam, mineral lain juga akan defisien, dan jika
mengambil garam ekstra, mineral lain harus diambil lebih baik.
Seluruh ion dalam tubuh manusi beraksi seimbang satu sama
lain. Ini didapati dalam garam laut unrefined pada konsentrasi
tidak membahayakan tubuh manusia.
Daging adalah buruk: meski efek menghangatkan dari protein
berlebih masuk dalam ginjal dan hati cukup diketahui bahwa
daging merupakan bagian penting dari makanan manusia.
Kenyataannya, metabolisme kita berhubungan erat dengan
sepuluh asam amino yang tidak dapat dibuat oleh tubuh kita,
tetapi terdapat dalam daging. Daging juga memberikan garam di
mana tanaman tidak memberikan. Suatu nomor pertumbuhan
penduduk saat ini diyakini bahwa 'daging memperpendek hidup
kita'. Kebanyakan masyarakat sekarang mengalami defisiensi
garam- dan protein-, di mana daging seringkali blamed.
Air Minum: secara umum disetujui bahwa manusia harus minum
sejumlah air segar untuk 'membilas racun' dari tubuhnya.
Kuantitas satu liter sehari atau lebih dibutuhkan. Masyarakat
sekarang hidup disertai botol minum di atas meja, atau tidak
dapat berjalan satu mil tanpa sebuah sip. Tetapi di tropika panas,
penduduk asli minum lebih sedikit, mendorong mereka semangat
163
kerja keras. Ingat bahwa tubuh manusia menolak kelebihan,
menghasilkan keringat bercucuran dan kencing, dan disertai
setiap tetes air keluar, ikut terbawa garam tubuh. Hal sama,
Tubuh manusia mengatasi situasi berlebihan, menyebabkan
ketidak-nyamanan setiap kali harus mengurangi setetes air
masuk melebihi level alami.
Bab 10. Pengelolaan Tanah Berkelanjutan
(Referensi ATTRA*)
164
Apa itu tanah subur? Menurut Petani tanah subur bila:
• Drainase baik dan hangat di musim dingin
• Tidak mengeras setelah ditanami
• Cepat menyerap hujan dan aliran air permukaan sedikit
• Menyimpan kelembaban pada musim kering
• Menggumpal hanya sedikit dan tidak terdapat lapisan padas
(hardpan)
• Tahan terhadap erosi dan kehilangan unsur hara
• Mendukung perkembangan jasad mikro
• Tidak perlu pupuk untuk memperoleh hasil tinggi
• Berbau khas tanah yang menunjukkan tingkat kesuburan
• Menghasilkan produksi tinggi dan berkualitas
*) Sulivan, Preston. 2004.
Semua hal di atas menggambarkan fungsi tanah efektif saat
ini untuk menjamin keberlanjutan hasil masa akan datang. Perbaikan
tanah mencapai sifat-sifat tersebut dalam praktek berarti kita
mampu memanfaatkan dan mengoptimalkan fungsi tanah seperti
alami.
Keberlanjutan: yaitu kemampuan mempertahankan dan
memelihara; memperpanjang daya dukung tanah dalam
menyediakan kehidupan bagi tanaman.
Bagaimana tanah alami berfungsi? Bagaimana hutan dan
padang rumput alami menghasilkan ternak tanpa pemberian pupuk
secara lengkap? Apa prinsipnya sehingga tanah itu berfungsi?
Jawabnya: tanah harus menguntungkan dan berproduksi saat ini
maupun akan datang. Suatu prestasi bila produktivitas tanah alami
diperoleh dari pengelolaan secara berkelanjutan; fakta menunjukkan
165
bahwa pencapaian hasil terus menurun, sedangkan tuntutan
terhadap pendapatan terus meningkat setiap tahun. Merupakan
pilihan terbaik bila upaya memperoleh hasil bersifat berkelanjutan.
Pemahaman ini dijadikan sebagai dasar bahasan lebih lanjut.
Kehidupan Tanah: Tekstur dan Struktur
Telah dikemukakan pada Bab 1, bahwa tanah terdiri atas
empat komponen: mineral, udara, air, dan bahan organik; fraksi
mineral sekitar 45% total volume, air dan udara masing-masing 25%,
dan bahan organik 2% hingga 5%. Fraksi mineral ada tiga ukuran:
pasir, debu, dan liat. Pasir berukuran paling besar; umumnya berupa
mineral kuarsa, meski ada pula bentuk mineral lain. Karena kuarsa
tidak mengandung unsur hara esensial, maka pasir merupakan fraksi
yang paling rendah kontribusinya terhadap cadangan unsur hara.
Lagipula, pasir tidak dapat mengikat unsur hara sehingga mudah
hilang melalui pergerakan air tanah. Oleh sebab itu, tanah berpasir
seperti halnya juga tanah berliat memerlukan perbaikan agar dapat
berfungsi sebagai medium yang baik. Fraksi debu sama halnya
dengan pasir, bedanya berukuran lebih kecil.
Partikel tanah terkecil adalah fraksi liat. Berbeda dengan pasir
dan debu, ia mengandung sejumlah unsur hara penting. Liat
mempunyai permukaan yang luas berkaitan dengan ukuran halus
tersebut. Tekstur tanah, merupakan perbandingan relatif dari
partikel-partikel pasir, debu, dan liat (kelas tekstur tanah disajikan
pada Tabel 9.1).
Tabel 9.1. Tekstur Tanah
Kelas Tekstur
166
Tekstur Kasar
Pasir
Pasir berlempung
Lempung berpasir
Lempung berpasir halus
Lempung
Lempung berdebu
Debu
Lempung liat berdebu
Lempung berliat
Tekstur Halus
Liat
Sifat tanah lain: Struktur tanah, berbeda dengan tekstur,
struktur merupakan kombinasi ikatan fraksi pasir, debu dan liat ke
dalam partikel sekunder yang lebih besar. Jika kita menggenggam
tanah, struktur baik adalah bila pasir, debu, dan liat bersatu menjadi
agregat halus atau remah. Tekstur maupun struktur menentukan:
ruang pori untuk sirkulasi udara dan air, erodibilitas, keremahan,
serta kemudahan pengolahan tanah dan penetrasi akar. Tekstur
merupakan sifat bawaan alami tanah dan tidak berubah akibat
aktivitas budidaya; tetapi struktur dapat diperbaiki atau hancur pada
saat praktek budidaya tanah pertanian.
Komponen tanah lain: Bahan organik, meliputi jasad hidup
ataupun mati. Dalam satu hektar tanah bisa mengandung 4.08 kg
cacing tanah, 10.89 kg fungi, 6.8 kg bakteri, 6.0 kg protozoa, 4.0 kg
arthropoda dan ganggang, dan bahkan dalam hal tertentu beberapa
binatang kecil menyusui. Sebenarnya, tanah lebih dapat
dibayangkan sebagai suatu hidupan dinamis, daripada benda statis.
Bahan organik berupa jasad mati, bahan sisa tanaman dan
bahan organik lain mengalami berbagai fase perombakan. Humus,
bahan organik berwarna gelap berada pada fase akhir perombakan,
merupakan bentuk relatif stabil. Humus maupun bahan organik
167
relatif mudah terperombakan; berperan sebagai cadangan unsur
hara serta membantu perbaikan struktur tanah dan lain manfaat.
Tanah sehat mampu mendukung kebutuhan manusia saat ini
maupun akan datang menunjukkan status unsur hara seimbang dan
mengandung humus tinggi serta keaneka-ragaman jasad mikro
tanah yang tinggi. Sifat tersebut menghasilkan tanaman sehat
dengan penekanan terhadap gulma dan hama penyakit hingga
tingkat minimal. Kondisi tersebut dapat dicapai bila kita mengacu
pada proses alami dalam mengoptimalkan fungsi tanah dalam
mendukung budidaya pertanian.
Kehidupan Tanah: Peran Jasad mikro Tanah
Gambar 9.1. Tanah Bersama Jasad Mikro Mengatur Siklus Hara
Tanah ke Tanaman dan Sebaliknya.
Jika berada di lapangan, mungkin kita ingin mengetahui
bagaimana padang rumput dan hutan alami tumbuh tanpa
pemberian pupuk dan pengolahan tanah intensif? Tanah di situ
diolah oleh jasad mikro tanah, bukan oleh manusia atau mesin.
168
Mereka dipupuk, dan kesuburan terus menerus dipertahankan.
Tanah alami mengandung lapisan seresah sisa tanaman dan
tanaman sedang tumbuh. Di bawah permukaan tanah, suatu
komplek kehidupan kaya jasad mikro menperombakan sisa tanaman
dan akar mati, melepaskan unsur hara secara pelan-pelan dari waktu
ke waktu. Faktanya, topsoil merupakan lapisan tanah paling kaya
diversitas biologisnya. Jasad mikro penghuni tanah melepas unsurunsur hara terikat dalam mineral dan mengubahnya menjadi unsur
hara tersedia bagi tanaman. Jasad mikro mendaur ulang unsur hara
dari sisa tanaman mati, diikuti pertumbuhan akar-akar baru. Contoh
hubungan langsung metabolisme tanaman dan jasad mikro disajikan
pada Tabel 9.1a; dan siklus nitrogen tanah pada Tabel 9.1b.
Gambar 9.1a. Contoh Hubungan Metabolisme Tanaman – Jasad
Mikro (Killham, 1994)
169
Gambar 9.1b. Siklus Nitrogen Tanah: d, denitrifikasi, i, imobilisasi,
m, mineralisasi, m, nitrifikasi dilanjutkan dengan
leaching (l), p, uptake oleh tanaman, t, eksudasi
dan turn over (Killham, 1994)
Terdapat berbagai jenis jasad hidup dalam tanah; masingmasing berperan sendiri-sendiri. Jasad mikro memberi keuntungan
bagi petani bila kebutuhan hidupnya dipenuhi. Juga beragam jasad
makro tanah berperan untuk kesuburan; cacing tanah, arthropoda,
dan sebagainya. Semua jasad hidup, makro dan mikro, perlu
mendapat perhatian khusus, dipelihara sama seperti ternak.
Cacing tanah: Lubang yang dibuat cacing tanah meningkatkan
infiltrasi air dan aerasi. Saluran cacing meningkatkan masuknya air
ke dalam tanah 4 hingga 10 kali lebih tinggi dibanding tanpa saluran.
Hal ini menyebabkan aliran air permukaan berkurang, dan mengisi
ulang air dan stok air tanah untuk musim kering. Lubang cacing
vertikal menyalurkan unsur hara ke bagian lebih dalam. Pengolahan
tanah oleh cacing tanah dapat menggantikan pengolahan tanah
mahal oleh mesin. Sketsa morfologi Lumbricus terrestris disajikan
pada Gambar 9.1c.
170
Gambar 9.1c. Sketsa Cacing Tanah: Lumbricus terrestris dapat
Berukuran Panjang 9 hingga 30 cm.
Cacing makan sisa tanaman mati di bagian atas tanah serta
mengangkut unsur hara dan bahan organik ke lapisan lebih dalam.
Bahan organik kaya unsur hara diletakkan dalam saluran dan
dibiarkan bertahun-tahun jika tidak diganggu. Selama musim kering
saluran ini memberi peluang penetrasi akar tanaman ke lapisan lebih
dalam yang mempunyai kelembaban tinggi. Sebagai tambahan
terhadap bahan organik, cacing juga mengkonsumsi tanah dan jasad
mikro yang dipindah ke bagian atas.
Gumpalan tanah kaya hara dan jasad mikro dikenal sebagai
'kotoran cacing' atau 'kascing'. Ukuran kascing beragam sesuai jenis
cacing yang mengeluarkan, bisa sebesar biji sawi atau benih
gandum. Kandungan unsur hara dalam kascing lebih tinggi
dibandingan tanah alami di mana mereka berdiam (lihat Tabel 9.2).
Suatu populasi cacing tanah yang baik dilaporkan mampu
memproses 9,072 kg sisa tanaman setiap tahun tahun, menjadi 2 ton
per hektar meski ada beberapa pengecualian.
Cacing tanah juga mengeluarkan zat tumbuh tanaman.
Seperti yang dilaporkan, aktivitas cacing tanah selain memperbaiki
sifat kesuburan tanah tampaknya juga penting dalam menghasilkan
zat tumbuh tersebut.
171
Tabel 9.2. Kandungan Hara Kascing Dibandingkan
dengan Tanah Tempat Cacing Berdiam
Nutrient
Kascing
Tanah
Kg/ha
Kg/ha
Karbon
Nitrogen
Phosphorus
Potassium
776
486
1.27
4.08
356
318
0.18
0.64
Dari Graff, O. 1971. Tanah mempunyai 4% bahan
organik
Cacing tanah berkembang baik bila tanah tidak diolah, oleh
sebab itu makin sedikit pengolahan makin baik. Pengolahan tanah
dalam dan intensif menekan pertumbuhan cacing akibat kekeringan
hingga 90%. Pengolahan tanah menghancurkan saluran vertikal
cacing dan memotong tubuh mereka. Saat kritis kehidupan cacing
tanah muda mendekati musim hujan dan periode aktif pengolahan
tanah.
Tabel 9.3 menunjukkan pengaruh pengolahan tanah
terhadap populasi cacing.
Tabel 9.3. Pengaruh Pengelolaan Tanaman
terhadap Populasi Cacing Tanah
Tanaman
Pengelolaan Cacing/foot²
Jagung
Jagung
Kedelai
Kedelai
Bluegrass/clover
Dairy pasture
Dibajak
Tanpa Olah
Dibajak
Tanpa Olah
-----
1
2
6
14
39
33
Sumber: Kladivko, 1995. Pengelolaan Tanaman
Worms/Foot
172
Umumnya, populasi cacing tanah meningkat dengan
mengurangi atau meniadakan pengolahan tanah, tidak
menggunakan bajak dan alat penghalus partikel (pisau-cencang atau
kombinasinya), menambahkan kotoran hewan, serta menanam
pupuk hijau. Hal terakhir ini berpengaruh baik karena terdapat daun
segar di permukaan tanah sepanjang waktu. Sistem tanam yang
membantu perkembangan cacing tanah adalah rotasi rumput semak
pakan ternak dan tanpa olah tanah. Pengolahan cara gulud dan
larikan biasanya mengandung lebih banyak cacing tanah
dibandingkan dengan pengolahan tanah bersih menggunakan bajak
dan garu.
Cacing tanah menghendaki pH mendekati netral, lembab, dan
penimbunan sisa tanaman di permukaan tanah. Mereka peka
terhadap penggunaan pestisida dan beberapa jenis pupuk tertentu
yang dicampur-ratakan dengan tanah. Pestisida mengandung
karbamat seperti Furadan, Sevin, dan Temik, berbahaya bagi cacing
tanah. Beberapa pestisida organo-fosfor sedikit beracun bagi cacing
tanah sedangkan pyrethroid sintetik tidak berbahaya. Kebanyakan
herbisida hanya berpengaruh kecil pada cacing tanah kecuali
Triazine: seperti Atrazine, tergolong racun sedang. Juga,
penyuntikan amoniak tanpa air membunuh cacing tanah di seputar
zone suntikan.
Arthropoda: Selain cacing tanah, terdapat sejumlah jasad makro
tanah lain yang dapat dilihat dengan mata biasa. Di antaranya:
penggerek, kaki seribu, lipan, siput, keong dan springtail. Mereka
tergolong dekomposer primer; berperan memotong dan mengirisiris partikel sisa tanaman atau hewan. Beberapa sisa, tersedia bagi
jasad lain yang menperombakan lebih lanjut. Beberapa anggota
kelompok ini mengambil sisa jasad yang lebih kecil. Springtail adalah
sejenis serangga, memakan kebanyakan fungi. Bahan sisa mereka
kaya unsur hara dilepas setelah fungi dan bakteri menguraikan.
173
Bakteri: Di antara jasad mikro tanah terbanyak adalah bakteri; tiaptiap gram tanah sedikitnya ada sejuta jasad mikro kecil bersel satu
ini. Terdapat banyak spesies bakteri yang berbeda, masing-masing
punya peran terhadap lingkungan tanah. Salah satu manfaat utama
bakteri adalah membantu menyediakan unsur hara bagi tanaman.
Beberapa jenis bakteri melepas N, S, P, dan unsur mikro dari bahan
organik. Jenis lain menghancurkan mineral dan melepaskan K, P,
Mg, Ca dan Fe. Selain itu ada bakteri membuat dan melepas hormon
pertumbuhan tanaman alami, yang merangsang pertumbuhan akar.
Diagram irisan bakteri tanah disajikan pada Gambar 9.1d.
Gambar 9.1d. Diagram Irisan Bakteri Tanah (Killham, 1994)
Beberapa jenis bakteri memfiksasi N dalam akar berasosiasi
dengan kacang-kacangan (Legum), sedang yang lain memfiksasi N
secara bebas. Bakteri bertanggung jawab dalam mengubah N dari
bentuk amonium menjadi nitrat dan sebaliknya, tergantung pada
kondisi tanah. Manfaat lain bagi tanaman yaitu meningkatkan
kelarutan unsur hara, perbaikan struktur tanah, pembasmi penyakit
akar, dan meniadakan racun-racun dalam tanah.
Fungi: Fungi termasuk jasad mikro yang banyak mempunyai spesies,
berbeda ukuran maupun bentuknya dalam tanah. Beberapa jenis
berbentuk jaringan koloni, yang lain menyerupai ragi. Jamur dan
174
cendawan termasuk fungi. Banyak fungi membantu tanaman
menperombakan bahan organik atau melepaskan unsur hara dari
mineral tanah. Fungi pada awalnya menempel pada seresah
kemudian melakukan proses perombakan menjadi bahan organik.
Beberapa fungi menghasilkan hormon tanaman, sedang yang lain
menghasilkan antibiotik termasuk penisilin. Bahkan ada jenis fungi
yang mengikat penyakit berbahaya bagi tanaman yaitu nematoda.
Bagan penampang fungi tanah disajikan pada Gambar 9.1e.
Gambar 9.1e. Penampang Fungi Tanah: N, nukleus (inti), V, vakuola
dengan butir volutin, R, ribosom, E, endoplasma
retikula, dan M, metokhondria (Killham, 1994)
Mikoriza ( My-Cor-Ry-'Zee) adalah golongan fungi hidup dalam akar
tanaman, berfungsi memperluas jangkauan akar rambut. Mikoriza
meningkatkan serapan air dan unsur hara terutama pada tanah
kurang subur. Akar diinfeksi mikoriza tampaknya lebih sedikit
diinfeksi nematoda pemakan akar karena terhalang jaringan fungi
yang tebal. Mikoriza juga menghasilkan hormon dan antibiotik,
melalui peningkatan pertumbuhan akar dan menyediakan
pembunuh penyakit. Fungi memanfaatkan unsur hara dan
karbohidrat dari akar tanaman di mana mereka berasosiasi.
Simbiose Mikoriza dan Legum disajikan pada Gambar 9.1f.
175
Gambar 9.1f. Interaksi Akar Tanaman – Mikroba: Simbiose Mikoriza
dan Legum (Killham, 1994)
Aktinomiset: Aktinomiset (ac"-ti-no-my'-cetes) adalah jasad mikro
seperti bakteri berbentuk fungi (Gambar 9.1g). Seperti bakteri,
mereka menperombakan sisa bahan organik menjadi humus dan
melepas unsur hara. Mereka juga menghasilkan antibiotik bagi
penyakit akar; seperti halnya digunakan untuk penyakit manusia.
Aktinomiset berperan dalam menentukan aktivitas jasad mikro dan
dari baunya dapat ditentukan saat pengolahan tanah yang tepat.
Gambar 9.1g. Aktinomiset Tanah (Killham, 1994)
176
Ganggang: Terdapat banyak jenis ganggang di setengah inci lapisan
permukaan tanah (Gambar 9.1h). Tidak seperti kebanyakan
oranisme tanah lain, ganggang menghasilkan makanan mereka
sendiri melalui fotosintesis. Mereka tampak kehijauan pada lapisan
tipis di permukaan tanah setelah hujan. Ganggang memperbaiki
struktur tanah dengan memproduksi zat perekat yang merekatkan
agregat tanah sehingga tahan pukulan air. Beberapa jenis ganggang
hijau-biru memfiksasi nitrogen, sebagian N tersebut disediakan
untuk akar tanaman.
Gambar 9.1h. Ganggang Tanah (Killham, 1994)
Protozoa: Protozoa (Gambar 9.1i), adalah jasad mikro hidup bebas
dalam genangan air di antara partikel tanah. Banyak protozoa tanah
bersifat predator, memangsa jasad lain. Salah satu paling umum
adalah amoeba yang memangsa bakteri. Dengan makan dan
mencernak bakteri, protozoa mempercepat peredaran nitrogen dari
bakteri, sehingga tersedia bagi tanaman.
177
Gambar 9.1i. Protozoa Tanah (Killham, 1994)
Nematoda: Meskipun nematoda berlimpah dalam tanah, namun
hanya sedikit yang berbahaya bagi tanaman. Jenis yang tidak
berbahaya memakan seresah tanaman, atau bakteri, fungi,
ganggang, protozoa dan lain nematoda parasiter. Seperti pemangsa
lain dalam tanah, nematoda mempercepat peredaran unsur hara.
Semua jasad, dari bakteri hingga cacing tanah dan insek,
berinteraksi satu sama lain melalui berbagai cara dalam suatu
ekosistem yang utuh. Jasad secara tidak langsung terlibat dalam
proses perombakan sisa tanaman bisa jadi memakan satu sama lain
atau sisa satu sama lain atau senyawa-senyawa lain dilepaskan ke
dalam tanah. Di antara senyawa-senyawa yang dilepaskan berbagai
jasad adalah vitamin, asam amino, gula, antibiotik, getah, dan lilin.
Akar dapat pula melepaskan berbagai senyawa ke dalam
tanah yang merangsang pertumbuhan jasad tanah. Senyawa ini
berperan sebagai sumber hara jasad tertentu. Beberapa pakar dan
praktisi berteori bahwa tanaman tertentu mampu merangsang
populasi jasad mikro spesifik yang berperan melepaskan atau
memproduksi nutrisi yang dibutuhkan tanaman.
178
Penelitian terhadap kehidupan biologi dalam tanah
menunjukkan bahwa terdapat perbandingan ideal antara jasad-jasad
tanah tertentu sebagai kunci bahwa tanah itu produktif (jejaring
makanan - tanah). Contoh Laboratorium Jejaring makanan - tanah,
terdapat di Oregon, menganalisis contoh tanah dan memberikan
rekomendasi kesuburan buatan berdasarkan persyaratan tersebut.
Golnya adalah mengubah pengertian masyarakat biologis agar
menuju ke tanah yang sangat produktif dan subur. Ada beberapa
cara untuk mencapai gol tersebut, tergantung pada keadaan. Oleh
karena kita tidak bisa memantau kehidupan jasad dalam tanah,
karena diperlukan waktu untuk mengamatinya, maka hal ini lebih
baik diabaikan. Tabel 9.4 adalah prediksi jumlah jasad hidup dalam
tanah subur.
Tabel 9.4. Berat Segar Jasad Mikro pada 10 cm Bagian
Atas Permukaan Tanah Subur
Jasad mikro
Berat segar (pon/are)
Bakteri
Aktinomiset
Ragi
Ganggang
Protozoa
Nematoda
Serangga
Cacing
Akar Tanaman
1000
1000
2000
100
200
50
100
1000
2000
Sumber: Bollen, 1959.
Perhatian terhadap beberapa model jejaring-makanan Bahan
Organik Humus - Tanah dapat mendukung pemahaman tentang
peran jasad dalam pengelolaan tanah, sehingga petani dapat
menentukan strategi meningkatkan populasi dan keanekaragamannya. Seperti halnya ternak, diperlukan perhatian tentang
pakan yang sesuai. Pakan utama jasad tanah adalah bahan organik.
179
Humus, Bahan organik dan Jejaring Tanah: Terminologi bahan
organik dan humus menjelaskan hubungan keduanya dalam
beberapa hal. Bahan organik berkaitan dengan bagian organik tanah
termasuk akar dan jasad hidup dan sisa yang mati dan mengalami
perombakan. Humus hanya suatu bagian kecil dari bahan organik
dan relatif stabil. Tingkat perombakan humus selanjutnya terjadi
sangat lambat baik pada budidaya pertanian maupun alami. Pada
sistem alami, terdapat keseimbangan antara humus utuh dan humus
terperombakan. Pada pertanian intensif, keseimbangan inipun
terjadi, tetapi seringkali humus lebih sedikit. Humus berperan baik
menyusun sifat fisiko-kimia anah, yang akhirnya mempengaruhi
mutu tanaman. Pengelolaan humus dan bahan organik sangat
penting dalam mendukung keberlanjutan ekosistem.
Banyak keuntungan bila tanah kaya humus dan bahan
organik; di antaranya:
perombakan sisa tanaman cepat,
pembentukan agregat mantap, mengurangi pengerasan dan
pembentukan kerak tanah, peningkatan drainase internal, perbaikan
pergerakan air, serta peningkatan kapasitas daya pegang air dan
unsur hara. Perbaikan struktur fisik tanah menyebabkan tanah
mudah diolah, kapasitas penyimpanan air tanah meningkat,
pengurangan erosi, serta pembentukan sistem perakaran intensif
dan dalam.
Bahan organik dapat disamakan sebagai bank simpanan unsur
hara tanaman. Tanah berkadar 4% bahan organik pada 10 cm lapisan
atas mengandung 400 kg bahan organik tiap hektar. Dalam 40,000
kg bahan organik terkandung sekitar 5.25 % nitrogen, atau 21 kg
nitrogen tiap hektar. Asumsi ada 5% tingkat pelepasan N sepanjang
musim pertumbuhan, bahan organik mampu menyediakan 55 kg
nitrogen setiap tanaman. Jika bahan organik diabaikan, maka
diperlukan pembelian pupuk N buatan agar dapat memperoleh hasil
tanaman dalam kaitan akibat kehilangan N dari bahan organik
tersebut.
Akhirnya, perbaikan humus dan bahan organik merupakan
tolok ukur pengelolaan jasad hidup dalam tanah pertanian.
180
Diperlukan aktivitas pemeliharaan kelembaban, suhu, status unsur
hara, pH, dan aerasi tanah yang baik. Juga diperlukan penyediaan
sumber pakan yang stabil.
Seluruh jasad tanah yang disebutkan sebelumnya, kecuali
ganggang, tergantung pada bahan organik sebagai sumber pakan.
Oleh karena itu, untuk memelihara populasi mereka, bahan organik
harus diperbaharui terus menerus dari sisa akar tanaman, pupuk
kandang, atau bahan lain dari luar lahan. Dengan memberi pakan
ternak dalam tanah, berarti kesuburan tanah terpelihara dan tanah
akan memberikan hara kepada tanaman.
Pengolahan Tanah dan Bahan Organik
Suatu tanah berdrainase baik, tidak mengkerak, meneruskan
air cepat, dan tidak menggumpal, disebut sebagai mempunyai sifat
olah yang baik. Sifat olah adalah kondisi fisik tanah berhubungan
dengan pengolahan, kualitas persemaian, kemudahan pertumbuhan
semai, dan penetrasi akar dalam. Pengolahan tanah yang baik
bergantung pada proses agregasi di mana butir tunggal tanah diikat
menjadi agregat.
Pembentukan ageragat tanah akan mengendalikan
mekanisme basah-kering, dan pertumbuhan serta aktivitas cacing
tanah. Kekuatan elektrik lemah dari Ca dan Mg mempertahankan
ikatan partikel saat tanah kering. Bila kembali basah, stabilitas
terancam dan partikel terpisah lagi. Dalam hal pengikatan agregat
oleh cacing tanah, begitu keluar dari tubuh cacing (kascing), akan
terbentuk ikatan agregat kuat. Agregat ini mempunyai kekuatan fisik
yang mantap dan tetap utuh (bila mengalami proses pembasahan)
oleh adanya aktivitas jasad melibatkan bahan organik dan hasil
samping seperti getah, lilin, dan zat lain sebagai perekat. Semen
hasil samping ini menjadikan partikel terikat satu sama lain
membentuk agregat mantap tahan air (Gambar 9.2). Agregat yang
cukup kuat mempertahankan kemantapan disebut agregat tahan air:
"water-stable".
181
Gambar 9.2. Hasil Samping Jasad Mikro Mengikat Butir Tanah
Menjadi Agregat ‘Water-stable’
Pakar mikrobiologi USDA Sara Wright menyebut perekat
agregat sebagai "glomalin" bila terbentuk oleh sekelompok akar
fungi dari famili Glomales. Fungi ini membentuk ikatan protein liat
dikenal sebagai glomalin melalui benang-benang hipa. Ketika Sara
Wright mengukur glomalin pada beberapa ageragat tanah, dia
menemukan glomalin sebesar 2% berat total tanah-tanah bagian
timur AS. Tanah bagian barat dan tengah menunjukkan jumlah
glomalin lebih sedikit. Dia menemukan bahwa pengolahan tanah
cenderung menurunkan kadar glomalin. Kadar glomalin lebih tinggi
pada tanah tanpa olah ditanami jagung dibanding dengan tanah
diolah.
Suatu tanah beragregat baik mampu meningkatkan daya
infiltrasi, aerasi, dan kapasitas penahanan air. Akar tanaman dan
agregat besar pada tanah dengan kadar bahan organik tinggi adalah
kebalikan dari dispersi dan kadar bahan organik rendah. Akar,
cacing tanah, dan arthropoda tanah dapat lolos dengan mudah
melalui tanah
beragregasi baik. Agregat juga mencegah
penggelasan dan pengkerakan permukaan tanah. Akhirnya, tanah
beragregat baik tahan terhadap erosi, karena agergat lebih berat
dibandingkan partikelnya. Sebagai contoh pengaruh penambahan
bahan organik terhadap daya infiltrasi disajikan pada Tabel 9.5.
182
Kebalikan agregasi adalah dispersi. Tanah terdispersi mudah
mengalami erosi angin maupun air permukaan.
Table 9.5. Infiltrasi Air ke Dalam Tanah Setelah 1
Jam
Dosis Pupuk/are
Inci
0
8
16
1.2
1.9
2.7
Sumber: Boyle, et al. 1989.
Tanah ber-agregat lemah cenderung lengket ketika basah
dan mengkerak saat kering. Bila liat diagregasi bersama-sama pasir,
maka aerasi dan drainase lebih baik. Tanah berpasir dicampur sedikit
liat terdispersi, partikel pasir lepas direkat oleh liat sehingga
pergerakan air ke bawah lebih diperlambat.
Pengkerakan merupakan masalah umum pada tanah
beragregat kurang baik. Tetes air hujan mendispersi liat di
permukaan tanah. Curah hujan menyebabkan lapisan liat di
permukaan mengalami dispersi dan menutup pori di bawah
permukaan; diikuti pengeringan, maka terjadi pengkerakan
permukaan oleh liat terdispersi. Hujan terus menerus
memungkinkan terjadinya aliran air permukaan ketimbang masuk ke
dalam lapisan tanah (Gambar 9.3).
183
Gambar 9.3. Pengaruh agregasi terhadap infiltasi dan aerasi tanah
(Dari: Land Stewardship Project Monitoring Toolbox)
Bila tetesan air hujan menyebabkan pengkerakan, praktek
pengelolaan bertujuan untuk mengurangi pengaruh pengkerakan
dan meningkatkan pergerakan air dalam tanah tersebut. Mulsa dan
tanaman penutup tanah berperan seperti tanpa olah tanah, yaitu
membiarkan sisa tanaman terakumulasi di permukaan. Suatu tanah
beragregat baik juga mampu mencegah pengkerakan sebab agregat
stabil air ("water-stable") mampu menahan pukulan air hujan.
Agregasi tanah yang baik diperoleh dari pengelolaan lahan
berumput jangka panjang. Lapisan tanah teratas dipenuhi oleh
biomas akar rumput; memberi kontribusi terhadap pembentuk
agregat. Sebagai contoh, akar secara terus menerus memindahkan
air dari pori tanah mikro, menyediakan kelembaban dan mengatur
drainase oleh adanya agregat yang baik.
Sementara itu, akar juga memproduksi makanan untuk jasad
mikro tanah dan cacing tanah, dengan begitu membantu mengikat
agregat ke dalam bentuk water-stable. Apalagi rumput tumbuhan
tetap hijau menyediakan perlindungan tanah bagian atas dari
184
tetesan air hujan dan erosi. Kombinasi faktor ini menciptakan
kondisi optimal untuk perbaikan tanah di bawah vegetasi tumbuhan
yang tetap hijau.
Sebaliknya, sistim pertanaman berurutan
melibatkan tanaman tahunan dan semusim menyediakan lebih
sedikit penutup tanah dan bahan organik, umumnya mengakibatkan
penurunan agregasi dan bahan organik.
Praktek pertanian yang baik adalah dapat membuat,
memperbaiki, dan mempertaqhankan agregat tanah yang baik.
Agregat tanah merupakan materi yang mempertahankan status
udara, air, hara, dan kehidupan jasad mikro dalam tanah. Oleh
karena itu, praktek pertanian tidak boleh menyebabkan agregat
menjadi hancur. Beberapa faktor yang dapat melemahkan dan
bahkan menghancurkan agregat tanah, antara lain:
1. Pengolahan tanah berlebihan
2. Melakukan pengolahan pada saat tanah terlalu basah atau terlalu
kering
3. Aplikasi amoniak anhidrous yang mempercepat perombakan
bahan organik
4. Pemupukan nitrogen berlebihan
5. Membiarkan peningkatan unsur natrium berlebihan dalam air
irigasi atau pupuk mengandung natrium.
Kelembaban dan Suhu:
Kelembaban dan suhu sangat
mempengaruhi kadar bahan organik. Perbandingan yang menyolok
antara kadar bahan organik di negara bagian AS utara dan selatan
adalah akibat perbedaan suhu dan kelembaban. Secara umum,
dapat dikatakan bahwa kadar bahan organik di negara bagian barat
yang relatif lebih kering lebih tinggi dibandingkan bagian timur yang
lebih banyak hujan. Contoh ekstrem berkaitan dengan pengaruh
perbedaan suhu dan kelembaban terhadap kadar bahan organik
adalah antara daerah kutub yang mempunyai kadar bahan organik
tinggi dibandingkan tropika yang berkadar bahan organik rendah.
Daerah yang lebih hangat dan lebih basah lebih sulit
mempertahankan bahan organik tanahnya.
185
Beberapa faktor mempengaruhi tingkatan perawatan bahan
organik; dii antaranya adalah: penambahan bahan organik,
kelembaban, suhu, pengolahan tanah, level nitrogen, pertanaman,
dan pemupukan. Status bahan organik dalam tanah merupakan
fungsi jumlah bahan organik ditambahkan ke tanah untuk mengatasi
laju perombakan. Tujuannya adalah menyeimbangkan jumlah bahan
organik untuk menahan kecepatan perombakan, selama bahan
organik dapat diproduksi ditempat dan/atau dimasukkan dari luar
lahan.
Pengolahan tanah dapat merugikan atau menguntungkan
bagi aktivitas biologi tergantung pada jenis pengolahan tanah yang
dilakukan. Pengolahan tanah mempengaruhi tingkat erosi maupun
tingkat perombakan bahan organik. Lahan pertanian berkadar bahan
organik di bawah 1% secara biologis adalah mati. Tingkat rendah ini
terutama akibat pengolahan tanah. Pengolahan bersih melalui
pembajakan dan penggaruan, menghancurkan agregat tanah dan
memberi peluang besar terhadap erosi air maupun angin.
Pembajakan dapat membenamkan sisa tanaman dan humus hingga
kedalaman 20 cm. Pada kedalaman ini, kadar oksigen tanah menjadi
sangat rendah yang menyebabkan proses perombakan tidak bisa
berjalan baik.
Jasad mikro dekomposer dalam tanah akan mati akibat saling
makan karena sumber pakan bahan organik tidak ada. Sisa Tanaman
yang tadinya berada di permukaan beralih ke bagian dalam sehingga
sumber oksigen untuk perombakan tadinya cukup menjadi
berkurang. Penimbunan bahan organik tidak terperombakan ini
dapat memberikan bau busuk pada tanah. Lagipula, beberapa cm
top soil kaya bahan organik digantikan subsoil berkadar bahan
organik rendah.
Lapisan top soil, di mana aktivitas perombakan terjadi, kaya
akan oksigen. Hal ini menerangkan mengapa di bagian permukaan
tidak terdapat pembusukan. Dalam kaitan dengan bahan organik,
pengolahan tanah merupakan pembuka lubang di permukaan dan
186
memberikan kesempatan pada bahan organik untuk masuk ke
lapisan lebih dalam. Idealnya, proses perombakan bahan organik
bertindak sebagai sumber bahan bakar dalam melepaskan unsur
hara dan karbohidrat kepada jasad mikro tanah dan menciptakan
humus stabil. Di daerah beriklim dingin, pengolahan tanah ringan
terhadap tanah dengan sisa bahan organik banyak lebih
menguntungkan; tetapi pada derah beriklim lebih panas sebaiknya
tidak dilakukan pengolahan tanah.
Seperti ditunjukkan dalam Gambar 9.4, pembajakan
menyebabkan kehilangan bahan organik paling banyak, sedang
tanpa olah paling sedikit. Pembajakan menyebabkan tanah lapis
olah terungkap dan banyak oksigen. Ketiga jenis pengolahan tanah
lain tergolong moderat dalam hal kemampuan membantu proses
perombakan bahan organik. Oksigen di sini merupakan faktor kunci.
Pembajakan meningkatkan luas permukaan tanah, menyebabkan
udara lebih banyak masuk dan terjadi perombakan berlebihan. Garis
mendatar pada Gambar 4 menunjukkan pengembalian bahan
organik jerami gandum, selanjutnya mengalami perombakan hingga
hari ke-19. Akhirnya, alur jalan alat berat meningkatkan kepadatan
tanah dan menyebabkan diperlukan pengolahan lebih lanjut,
memberi kesempatan jerami dibenamkan mengalami perombakan
dan juga memasukkan oksigen.
187
Gambar 9.4. Kehilangan Bahan Organik pada Praktek Berbagai
Pengolahan Tanah
Pengolahan tanah juga mengurangi laju infiltrasi akibat
penghilangan penutup tanah dan penghancuran agregat. Tabel 9.6
menunjukkan tiga metoda pengolahan tanah berbeda dan
pengaruhnya terhadap infiltrasi. Terdapat hubungan langsung
antara jenis pengolahan tanah, penutup tanah, dan infiltrasi. Tanpa
olah tanah tiga kali lipat lebih besar infiltrasinya dibandingkan
dibajak. Sebagai tambahan, tanpa olah tanah akan mempunyai
agregat lebih baik berasal dari perombakan bahan setempat. Mulsa
jerami pada lahan tanpa olah berfungsi sebagai mulsa yang
melindungi permukaan tanah. Mulsa ini mengurangi pengaruh
tetesan air hujan, penyangga suhu ekstrim, dan mengurangi
penguapan air.
188
Table 9.6. Pengaruh Pengolahan Tanah terhadap
Infiltrasi dan Penutup Tanah
Pengolahan Tanah
Infiltrasi Air
Penutup
Tanah
Tanpa Olah
Digaru
Dibajak
mm/menit
2.7
1.3
0.8
%
48
27
12
Sumber: Boyle,, et al. 1989.
Baik sistem tanpa olah maupun pengurangan olah tanah
memberikan keuntungan bagi tanah. Keuntungan sistem tanpa olah
yaitu konservasi tanah prima, konservasi kelembaban, pengurangan
aliran permukaan, meningkatkan bahan organik jangka panjang, dan
meningkatkan laju infiltrasi. Sistem tanpa olah tanah bergantung
pada jasad mikro tanah dalam hal fungsi pengembalian sisa
tanaman. Pada sisi lain, tanpa olah tanah dapat mendorong
penggunaan herbisida dalam mengendalikan gulma dan mencegah
terjadi pemampatan akibat penggunaan alat berat.
Sistem konservasi olah tanah lain adalah olah gulud (ridge
tillage), olah minimum (minimum tillage), olah setempat (zone
tillage), dan pengurangan olah tanah (reduced tillage), berupa
sistem olah tanah konvensional hingga tanpa olah tanah. Sistem ini
merupakan sistem olah tanah antara, yang mungkin lebih fleksibel
dibanding tanpa olah atau sistem konvensional, kurang atau lebih
sedikit kerugian/keuntungan bagi jasad mikro tanah, tergantung
jenis pengolahan yang dilakukan.
Penambahan kotoran hewan dan kompos dikenal sebagai
cara meningkatkan kadar humus dan bahan organik tanah. Tanpa
keberadaan mereka, rumput hijau adalah satu-satunya tanaman
yang mampu memperbaharui dan meningkatkan kadar humus
tanah. Rumput musim dingin meningkatkan bahan organik tanah
189
lebih cepat dari rumput musim panas sebab mereka tumbuh lebih
lama.
Bila tanah cukup hangat bagi perkembangan jasad mikro
tanah pengurai bahan organik, maka rumput musim dingin dapat
tumbuh. Selama pertumbuhannya, ia memproduksi bahan organik
dan mendaur ulang unsur hara dari perombakan bahan organik
dalam tanah tersebut. Dengan kata lain, ada suatu jaringan bahan
organik yang menguntungkan sebab rumput musim dingin
memproduksi bahan organik lebih cepat dari pada kehilangannya.
Pengaruh Nitrogen terhadap Bahan Organik
Aplikasi Nitrogen berlebihan merangsang aktivitas jasad
mikro dan mempercepat proses perombakan bahan organik.
Nitrogen ekstra memperkecil rasio karbon : nitrogen dalam tanah.
Rasio Karbon : Nitrogen (rasio C/N) tanah alami adalah sekitar 12:1.
Pada rasio ini, populasi bakteri dekomposer berada pada tingkat
stabil. Bila N diberikan dalam jumlah banyak, rasio C/N menurun,
diikuti perkembangan populasi jasad mikro dekomposer meningkat
sehingga penguraian bahan organik lebih cepat. Bila bakteri tanah
dapat menggunakan nitrogen yang diaplikasikan tersebut secara
baik, kelebihan N menyebabkan populasi bakteri melonjak, laju
perombakan bahan organik dipercepat.
Begitu kadar karbon menurun, bakteri kelaparan. Bila karbon
sedikit, populasi bakteri menurun dan lebih sedikit nitrogen tersedia
bebas dalam tanah. Selanjutnya, nitrogen yang diberikan, selain
berasal dari pelepasan dari tubuh jasad mikro mati mengalami
perombakan, akan mengalami pencucian; sehingga mengurangi
efisiensi pemupukan dan mendorong permasahan lingkungan.
Untuk mengganti kerugian perombakan bahan organik yang
cepat pada tanah alami, karbon harus ditambahkan bersama
nitrogen. Sebagai sumber adalah pupuk hijau, kotoran hewan dan
kompos dapat digunakan untuk maksud tersebut. Perbandingan
190
karbon dan nitrogen yang terlalu tinggi (25:1 atau lebih) yang
digunakan sebagai penyeimbang, bisa menjadikan nitrogen terikat
menjadi bentuk tak tersedia. Jasad mikro tanah mengkonsumsi
semua nitrogen dalam upaya untuk menguraikan karbon yang
berlimpah tersebut. Nitrogen tidak tersedia sebab terikat dalam
tubuh jasad; tetapi begitu jasad mikro mati dan terdekompisisi,
maka nitrogen dikonsumsi tersebut dilepas dan imbangan karbon
dan nitrogen dapat dicapai kembali.
Amandemen Pupuk dan Aktivitas Biologi Tanah
Kondisi-kondisi mineral tanah mana yang membantu
perkembangan tanah aktif secara biologis? Kita dapat belajar dari
gambaran pekerjaan Dr. William Albrecht (1888 hingga 1974), ahli
ilmu tanah di Universitas Missouri, keseimbangan adalah kunci.
Albrecht mengarah kepada keseimbangan unsur hara sedemikian
sehingga tidak terjadi kekurangan ataupun kelebihan. Teori
Albrecht's (juga disebut teori kejenuhan basa, base-saturation)
digunakan sebagai pemandu kebutuhan kapur dan pupuk dengan
mengukur dan mengevaluasi rasio unsur hara bermuatan positif
(basa-basa) yang tersimpan dalam tanah. Basa-basa bermuatan
positif meliputi kalsium, magnesium, kalium, natrium, amoniumnitrogen, dan beberapa unsur mikro. Bila rasio optimum tercapai,
tanah dianggap mampu mendukung aktivitas biologi tinggi, tahan
pencucian, dan mempunyai sifat fisik optimal (infiltrasi dan
agregasi). Tanaman yang ditanam akan memproduksi nutrisi
seimbang dan bergizi baik bagi hewan maupun manusia. Melalui
penelitian intensif, Albrecht menentukan persentase kejenuhan basa
dalam tanah. Persentase ini, optimal bagi pertumbuhan kebanyakan
tanaman. Kisarannya adalah:
191
Kalsium
Magnesium
Kalium
Natrium
Basa Lain
60-70%
10-20%
2-5%
0.5-3%
5%
Aplikasi pupuk dan kapur harus diupayakan agar mencapai
kisaran ideal tersebut. Dengan cara ini, pH tanah berubah secara
otomatis ke dalam kisaran diinginkan tanpa menyebabkan ketidakimbangan
unsur
hara.
Teori
kejenuhan
basa
juga
mempertimbangkan pengaruh keberadaan satu unsur yang mungkin
menekan ketersediaan unsur lain. Sebagai contoh, kelebihan fosfor
dikenal menekan ketersediaan seng.
Sistem evaluasi kesuburan tanah Albrecht berbeda dengan
pendekatan oleh banyak laboratorium yang disebut "teori
kecukupan". Teori kecukupan tidak mengacu pada perbandingan
unsur hara, dan rekomendasi kebutuhan kapur didasarkan pada hasil
pengukuran pH saja. Apabila teori berdasarkan kejenuhan dan
kecukupan menghasilkan rekomendasi tanah yang sama, maka
dapat terjadi perbedaan penting pada sejumlah tanah. Sebagai
contoh: analisis tanah lahan jagung: pH 5.5, kejenuhan magnesium
20%, dan kalsium pada 40%. Berdasar pada teori kejenuhan akan
dibutuhkan kapur kalsium untuk menaikkan % kejenuhan basa
kalsium; dan pH akan naik. Sedang pada teori kecukupan tidak akan
menetapkan kebutuhan kapur kalsium tinggi tetapi memilih
tanaman sebagai gantinya, penggunaan kapur dolomit
meningkatkan magnesium dan menaikkan pH, tetapi kesimbangan
hara dalam tanah menjadi makin buruk. Cara lain untuk mendekati
kedua teori tersebut adalah bahwa teori kejenuhan basa tidak
ditujukan pada kejenuhan dan pH, melainkan lebih tertuju pada
proporsi perbandingan basa-basa. Nilai pH akan benar bila level
basa-basa benar.
Gagasan Albrecht diterapkan oleh sejumlah perkebunan di
Amerika dan diprogram oleh beberapa konsultan pertanian. Neal
192
Kinsey, seorang konsultan kesuburan tanah Charleston, MO,
termasuk salah satu penganjur utama penerapan gagasan Albrecht.
Kinsey adalah mahasiswa bimbingan Albrecht dan merupakan salah
satu pakar tanah terkemuka menguasai metode kejenuhan basa. Ia
mengajarkan materi dalam kursus singkat sistem Albrecht dan
melayani analisis tanah. Bukunya: Hands On Agronomy, dikenal
secara luas sebagai panduan sangat praktis dalam hal pemahaman
dan implementasinya.
Beberapa perusahaan - penyedia pupuk dan bahan
amandemen
menyediakan suatu program pertanian biologis
berdasar pada teori Albrecht. Kekhasan perusahaan ini menawarkan
analisis tanah dikembangkan dari keseimbangan basa-basa dan
merekomendasikan bahan pupuk seimbang ramah terhadap jasad
mikro tanah. Mereka menghindari penggunaan beberapa pupuk
yang lazim digunakan seperti kapur dolomit, kalium-khlorida,
anhidrous-amoniak, dan bentuk oksida unsur-unsur mikro yang
berbahaya untuk kehidupan dalam tanah.
Pupuk Konvensional
Pupuk artisifial dapat menjadi sumber daya berharga bagi
petani pada fase transisi menuju ke sistem berkelanjutan dalam
memenuhi kebutuhan unsur hara untuk memperoleh hasil tanaman
tinggi, atau ketika kondisi cuaca menyebabkan pelepasan unsur hara
dari bahan organik lambat. Keuntungan pemberian pupuk artisifial
karena penyediaan unsur hara bagi tanaman lebih cepat. Kadangkadang mereka seringkali lebih murah dan jumlahnya lebih sedikit
dibanding kan dengan pupuk alami.
Bagaimanapun tidak semua pupuk artisifial serupa. Sebagian
tampak tidak membahayakan kehidupan jasad mikro tanah tetapi
sebagian lain meragukan pengaruh baiknya. Anhidrous amoniak
mengandung sekitar 82% nitrogen; diaplikasikan ke dalam tanah
sebagai gas. Kondisi tanpa air mempercepat perombakan bahan
organik, menyebabkan tanah menjadi padat. Aplikasi tanpa air ini
193
mendorong kemasaman tanah, memerlukan 74 kg kapur untuk
menetralkan 50 kg anhidrous amoniak atau 0.9 kg kapur untuk tiaptiap kg nitrogen tanpa air. Anhidrous amoniak awalnya membunuh
banyak jasad mikro tanah di seputar zone aplikasi. Bakteri dan
aktinomiset pulih kembali setelah dua minggu lebih tinggi dibanding
saat sebelum aplikasi. Fungi, bagaimanapun, memerlukan tujuh
minggu pulih. Sepanjang waktu pemulihan, bakteri dirangsang
untuk berkembang dan menperombakan lebih banyak bahan
organik dalam kaitannya dengan kadar N tanah tinggi. Ini
merupakan bukti peningkatan jumlah mereka setelah aplikasi
anhidrous amoniak.
Kalium khlorida (KCl) (0-0-60 dan 0-0-50), juga dikenal
sebagai muriate of potash (kalium muriat), mengandung sekitar 50
atau 60% kalium dan 47.5% khlorida. Garam abu kalium dibuat
dengan cara menyuling bijih kalium khlorida, suatu campuran
kalium, garam natrium dan liat air asin danau atau laut. Pengaruh
berbahaya potensial dari KCl dapat diduga dari konsentrasi bahan
garam. Tabel 7 menunjukkan kg per kg KCl indeks di atas garam
dapur halus untuk makan. Sebagai tambahan, terutama beberapa
tanaman seperti tembakau, kentang, persik dan beberapa kacang
polong peka akan khlorida. Untuk berberapa tanaman pertanian
lain, penggunaan KCl dosis tinggi harus dihindari. Kalium Sulfat,
Kalium Nitrat, Sul-Po-Mag, atau kalium organik mungkin
diperlakukan sebagai alternatif pengganti pupuk KCl.
Natrium nitrat (NaNO3), juga dikenal sebagai Nitrat Chili,
atau soda nitrat, merupakan pupuk garam dosis tinggi lain. Oleh
karena kadar nitrogen natrium nitrat rendah, dosis tinggi
ditambahkan kemaka dalam aplikasinya diperlukan dosis tinggi .
Perlu diingat bahwa natrium berlebihan bertindak sebagai
dispersant butir tanah, menurunkan agregat. Indeks garam untuk KC
dan natrium nitrat dapat dilihat dalam Tabel 9.7.
194
Tabel 9.7. Indeks Garam untuk Berbagai Jenis Pupuk
Tabel 7. Indeks Garam Berbagai Pupuk
Bahan
Natrium khlorida
Kalium khlorida
Amonium nitrat
Natrium nitrat
Urea
Kalium nitrat
Amonium sulfat
Kalsium nitrat
Amoniak anhidrous
Mg-K-Sulfat
Di-amonium fosfat
Monamonium fosfat
Gipsum
Kalsium karbonat
Indeks
Garam
76.5
58
52.5
50
37.5
37
34.5
26.5
23.5
21.5
17
15
4
2.5
Indeks Garam per
Unit Nutrisi Tanaman
1.45
0.95
1.5
3.05
0.8
0.8
1.65
2.2
0.03
1.0
0.8
1.25
0.015
0.005
Top $oil Modal Pertanian
Top soil adalah cadangan modal usaha pertanian. Sejak
manusia berusaha di bidang pertanian, erosi menjadi ancaman
tunggal paling besar terhadap produktivitas tanah dan sebagai
konsekuensinya, menyangkut keuntungan usaha. Ini pun masih
berlaku sampai sekarang. Di AS, lahan pertanian mengalami erosis
mencapai rata-rata 700 ton/ha/tahun. Pertanian berkelanjutan
berarti keberlanjutan sumberdaya tanah di mana hidup petani
bergantung padanya.
Biaya utama usaha pertanian berkaitan dengan erosi lahan
berupa upaya mempertahankan kemampuan memegang unsur hara
195
dan air dari kehilangan, terhitung mencapai kerugian 50 hingga 75%
produksi. Tanah tererosi secara khas mengandung sekitar tiga kali
lebih banyak unsur hara dibandingkan tanah 1.5 hingga 5 kali lebih
besar dari bahan organik. Kehilangan bahan organik tidak hanya
mengakibatkan kapasaitas penahanan air berkurang tetapi juga
unsur hara tanaman, yang harus digantikan melalui pemberian
pupuk.
Lima ton top soil (disebut tingkatan toleransi) mengandung
50 kg nitrogen, 30 kg fosfat, 22.5 kg kalium, 1 kg kalsium, 5 kg
magnesium, dan 4 kg belerang. Tabel 9.8 menunjukkan pengaruh
tingkat erosi terhadap kadar bahan organik, fosfor dan air tersedia
bagi tanaman pada tanah lempung berdebu Indiana.
Table 9.8. Pengaruh Tingkat Erosi Terhadap Kadar
Bahan Organik, P, dan Air Tersedia bagi Tanaman pada
Tanah Lempung Berdebu Indiana
Level Erosi
Sedikit
Sedang
Berat
Bahan
Organik
Fosfor
Air Tersedia bagi
Tanaman
%
3.0
2.5
1.9
kg/ha
3200
3150
200
%
7.4
6.2
3.6
Sumber: Schertz et al. 1984.
Bila erosi oleh hujan atau angin mencapai tingkat 760
ton/ha/tahun, maka diperlukan biaya $ 4000 tiap tahun untuk
menggantikan unsur hara yang hilang melalui pemberian pupuk dan
sekitar $ 1700/ha/tahun air irigasi untuk menggantikan kapasitas
penahanan air tanah yang hilang. Total biaya tanah dan air hilang
tiap-tiap tahun di lahan pertanian AS setara produksi yang hilang
mencapai sekitar $ 27 juta tiap tahun.
Mencegah erosi tanah merupakan langkah awal ke arah
pertanian berkelanjutan. Erosi dimulai akibat aktivitas tetes hujan
196
pada permukaan tanah gundul. Praktek pengelolaan melindungi
tanah dari dampak tetesan air hujan akan mengurangi erosi dan
meningkatkan infiltrasi. Jerami, tanaman penutup tanah, dan sisa
tanaman merupakan solusi. Sebagai tambahan, perlindungan
terhadap top soil menggunakan bahan-bahan tersebut
memantapkan agregat tanah sehingga tidak pecah oleh tetes air
hujan. Bahan organik cukup disertai aktivitas biologi tanah tinggi
membantu pembentukan agregat tanah
Banyak penelitian menunjukkan bahwa sistem pertanaman
tertentu membentuk kanopi tanaman sebagai pelindung permukaan
tanah dan mencegah terjadi erosi. Secara umum hal ini adalah
benar. Penelitian penutup tanah jangka panjang mulai 1888 di
Universitas Missouri membuktikan secara dramatis tentang konsep
ini. Gantzer dan kawan-kawan (27) menguji pengaruh waktu
pertanaman terhadap erosi tanah. Mereka membandingkan
ketebalan topsoil tersisa setelah 100 tahun pertanaman (Tabel 9.9).
Tabel 9 menunjukkan bahwa praktek pertanaman rumput Timothy
sebagai penutup tanah secara terus menerus menunjukkan lapisan
top soil yang tertinggal paling tebal.
Peneliti mebahas bahwa lapisan top soil tersisa tipis pada
pertanaman jagung terus menerus adalah akibat lapisan top soil
dicampur dengan sub soil saat pengolahan tanah. Kenyataannya,
semua top soil hilang pada pertanaman jagung terus menerus
selama 100 tahun. Pada sistim rotasi, hanya sekitar separuh top soil
hilang setelah 100 tahun. Bagaimana mungkin kita memberi makan
generasi mendatang dengan praktek pertanian semacam ini?
Tabel 9.9. Ketebalan Topsoil Tersisa Setelah 100 Tahun
pada Praktek Pertanian Berbeda
Pergiliran Tanaman
Topsoil Tersisa, inci
Jagung terus menerus
Rotasi 6 tahun*
Rumput. Timothy terus menerus
7.7
12.2
17.4
*Corn, oats, wheat, clover, Timothy, Timothy
197
Studi di AS yang dilakukan pada berbagai jenis tanah berbeda
menunjukkan bahwa terdapat perbedaan sangat nyata dalam hal
erosi pada tanaman baris dibandingkan tanaman menutup tanah.
Tanaman baris terdiri dari kapas atau jagung, dan tanaman penutup
tanah adalah bluegrass atau rumput bermuda. Kehilangan tanah atas
pada tanaman baris 50 kali lebih besar dibandingkan penutup tanah.
Hasil tersebut disajikan dalam Tabel 9.10.
Tabel 9.10. Pengaruh Pertanaman terhadap Tingkat Erosi Tanah
Lokasi
Lereng
Kehilangan
tanah alur
tanam
Kehilangan tanah
lapis atas
Negara
Bagian
%
Ton/are
Ton/are
Lempung
berdebu
Iowa
9
38
.02
Lempung
Missouri
8
51
.16
Lempung
berdebu
Ohio
12
99
.02
Lempung
berpasir halus
Oklahoma
7.7
19
.02
Lempung
berliat
N. Carolina
10
31
.31
Lempung
berpasir halus
Texas
8.7
24
.08
Liat
Texas
4
21
.02
Lempung
berdebu
Wisconsin
16
111
.1
9.4
49
.09
Tipe Tanah
Rata-rata
Diadaptasi dari: Shiftlet and Darby, 1985.
Jadi, berapa lama pengelolaan lahan yang menyebabkan top
soil hilang? Secara kasar setiap erosi 800 ton/ha/tahun kehilangan
top soil mencapai 1 dm. Ketebalan duapuluh dm hingga 1.5 cm. Jadi
198
suatu luasan dengan tingkat erosi 800 ton akan kehilangan 1.5 cm
lapisan top soil setiap 20 tahun. Karena jumlah ini terdapat pada
kehidupan seseorang tiap hari, maka data tersebut tidak tercatat.
Pengolahan tanah untuk memproduksi tanaman pertanian,
menghadapi masalah utama erosi dan kehilangan kualitas tanah.
Praktek pertanian apa pun yang dilakukan terhadap perbaikan lahan
gundul akan lebih mahal bila dibandingkan dengan usaha menutup
tanah sepanjang tahun.
Satu-satunya perkecualian pada lahan sawah, di mana erosi
benar-benar dapat dicegah kehilangannya melalui pemberian air
irigasi di permukaan tidak menunjukkan keruh akibat erosi. Wes
Jackson telah mengembangkan tanaman biji-bijian tahunan meniru
sistim padang rumput yang tetap hijau. Tanaman biji-bijian tahunan
tidak memerlukan pengolahan tanah untuk berkembang, seperti
pada biji-bijian semusim.
Akhirnya, cara ini adalah merupakan visi baru untuk
menghasilkan pangan masa depan dengan memproduksi tanaman
biji-bijian tahunan. Para pemulia tanaman perlu menujukan
penelitian ke tanaman biji-bijian tahunan untuk menghasilka pangan
ketimbangan tanaman biji-bijian semusim. yang menuntut
pengolahan tanah.
199
Bab 10. Teknologi dan Aplikasi
Pupuk (Referensi Negara India*)
Lahan dari satu jenis tanah dikelola dua petani bersebelahan, tidak
sama status haranya;
karena penerapan sistem budidaya,
pengelolaan tanah, aplikasi pupuk, dan lain-lain berbeda,
mempengaruhi produktivitas tanah dan hasil tanaman. Jumlah
unsur hara utama N, P, dan K terangkut oleh berbagai jenis tanaman
berbeda disajikan dalam Tabel 10.1.
*) Chrisworld. 19..
Pada berbagai tanaman pertanian di India diperkirakan
terangkut (juta ton/tahun): 4.27 nitrogen, 2.13 fosfat, dan 7.42
kalium serta 4.88 kg sulfur (?). Peningkatan hasil melalui perbaikan
varietas dan sistim budidaya intensif diikuti penurunan kandungan
unsur hara dalam tanah; diperburuk oleh kehilangan melalui erosi
dan pencucian. Produksi pupuk nitrogen sintesis meningkat 1.5 juta
ton tahun 1975-76; meski di sisi lain bahan organik padat menyuplai
1.5 juta ton nitrogen. Jumlah fosfat, kalium, dan lain-lain yang masuk
ke tanah tergolong sedikit. Oleh karena itu butuh masukan, secara
alami maupun melalui pemupukan.
200
Tabel 10.1. Jumlah Hara Tanaman Terangkut dari dalam Tanah pada
Bebrbagai Jenis Tanaman (Kg/ha)
Tanaman
Padi
Gandum
Jawar
Bajra
Jagung
Barley
Tebu
Kacang Tanah
Mustard
Linseed
Kapas
Rami
Teh
Kopi
Tembakau
Hasil
(kg/ha)
2,240
1,568
1,792
1,120
2,016
1,120
67,200
1,904
672
1,008
448
1,568
896
896
1,456
N
P2O5
K2O
34
56
56
36
36
41
90
78
22
19
30
67
45
34
94
22
24
15
22
20
20
17
22
11
12
17
34
13
11
57
67
67
146
66
39
35
202
45
28
33
45
67
28
34
91
Metode utama suplai unsur hara secara hara alami untuk
memperbaiki kapasitas produksi adalah melalui: (i) masukan bahan
organik ke tanah, yang dalam perombakannya, secara kontinyu
menyuplai hara bagi tanaman, dan (ii) mengembalikan unsur hara
terangkut melalui aplikasi pupuk. Hal kedua dilakukan di India
melalui pemberian pupuk anorganik maupun organik.
201
Pupuk Kandang dan Pupuk Pabrik
Pupuk Kandang dan Pabrik
Tanah-tanah India umumnya sangat miskin bahan organik,
termasuk nitrogen. Lahan defisien fosfat lebih sempit dibandingkan
kalium yang lebih luas. Pada tanah-tanah masam pemberian kapur
merupakan perlakuan awal meningkatkan produksi tanaman.
Bahan-bahan umum digunakan untuk memelihara dan
meningkatkan kesuburan tanah di India adalah:
(1) Pupuk Organik Padat: misalnya kotoran hewan atau pupuk
hijau, terutama ditujukan untuk memperbaiki sifat fisik tanah,
mengganti dan meningkatkan humus, mempertahankan aktivitas
jasad mikro dan menggantikan sebagian kecil hara terangkut atau
hilang melalui pencucian dan erosi. Pupuk organik, secara praktis
menyuplai unsur-unsur yang dibutuhkan tanaman, meski seringkali
dalam jumlah tidak mencukupi. Hara tanaman dalam pupuk organik
dilepas menjadi tersedia begitu diaplikasikan dan mengalami
perombakan. Hal sama, berlaku pula pada pupuk hijau (green
manure) termasuk melepas nitrogen.
(2) Pupuk Anorganik; berupa bahan anorganik konsentrasi tinggi
menyuplai satu atau lebih unsur hara esensial makro, seperti
nitrogen, fosfor dan kalium. Pupuk anorganik mengandung unsurunsur dalam bentuk mudah tersedia. Dalam istilah sehari-hari,
disebut 'bahan kimia', 'pupuk artisifial', 'pupuk pabrik', atau 'pupuk
anorganik'.
(3) Pupuk Organik Pekat. Beberapa bahan konsentrat, seperti kueminyak, tepung tulang, urin dan darah merupakan jenis bahan
organik asli; digunakan sebagai pupuk organik atau bahan anorganik
sebagai pelengkap, bukan pengganti satu sama lain.
202
(4) Pupuk Organik Padat. Ciri dan peran bahan organik dan humus
dalam tanah telah dijelaskan sebelumnya. Tabel 10.2 menyajikan
kandungan unsur hara rata-rata pupuk organik dan bahan baku
organik lain untuk mempertahankan kandungan humus tanah.
Tabel 10.2. Kandungan Hara Rata-rata dalam Bahan Organik
KOTORAN
HEWAN
PERSEN KANDUNGAN
Nitrogen
(N)
Fosfor (P2O5)
Kalium
(K2O)
Bahan:
Kotoran
ternak, segar
Kotoran
Kuda, segar
Kotoran
Domba, segar
Nightsoil,
segar
Manur ternak
unggas, segar
Limbah kasar,
segar
Lumpur
Limbah,
kering
Lumpur
Limbah,
kering aktif
Kencing
ternak
Kencing kuda
Kencing
manusia
Kencing
Domba
0.3 - 0.4
0.1 - 0.2
0.1 - 0.3
0.4 - 0.7
0.3 - 0.4
0.3 - 0.4
0.5 - 0.7
0.4 - 0.6
0.3 - 1.0
1.0 - 1.6
0.8 - 1.2
0.2 - 0.6
1.0 - 1.8
1.4 - 1.8
0.8 - 0.9
2.0 - 3.0
-
-
2.0 - 3.5
1.0 - 5.0
0.2 - 0.5
4.0 - 7.0
2.1 - 4.2
0.5 - 0.7
0.9 - 1.2
tr.
0.5 - 1.0
1.2 - 1.5
tr.
1.3 - 1.5
0.6 - 1.0
0.1 - 0.2
0.2 - 0.3
1.5 - 1.7
tr.
1.8 - 2.0
203
Tabel 10.2. Lanjutan
KOTORAN
HEWAN
PERSEN KANDUNGAN
Nitrogen
(N)
Fosfor (P2O5)
Kalium
(K2O)
Abu kayu:
Arang
Abu, dapur
Abu,gurhal
Abu, babul
wood
Abu,
casuarina
wood
Abu,
eucalyptus
wood
Abu, batang
tembakau
0.73
0.5 - 1.9
0.1 - 0.2
0.45
1.6 - 4.2
0.8 - 1.3
0.53
2.3 - 12.0
1.5 - 3.1
0.1 - 0.2
2.5 - 3.0
3.5 - 4.5
tr.
1.4
14.0
tr.
5.9
23.8
tr.
2.6
36.0
Lapangan, sisa pabrik dan pemukiman:
Kompos desa,
kering
Kompos kota,
kering
Manur
Pekarangan,
kering
Filter-press
cake
0.5 - 1.0
0.4 - 0.8
0.8 - 1.2
0.7 - 2.0
0.9 - 3.0
1.0 - 2.0
0.4 - 1.5
0.3 - 0.9
0.3 - 1.9
1.0 - 1.5
4.0 - 5.0
2.0 - 7.0
Sisa tanaman:
Sekam padi
Kulit kacang
tanah
0.3 - 0.5
0.2 - 0.5
0.3 - 0.5
1.6 - 1.8
0.3 - 0.5
1.1 - 1.7
204
Tabel 10.2. Lanjutan
KOTORAN
HEWAN
PERSEN KANDUNGAN
Nitrogen
(N)
Fosfor (P2O5)
Kalium
(K2O)
Jerami dan malai:
Bajra
Pisang, kering
Kapas
Jowar
Jagung
Padi
Tembakau
Tur, arhar
Gandum
Tebu trash
Abu
tembakau
0.65
0.61
0.44
0.40
0.42
0.36
1.12
1.10
0.53
0.35
0.75
0.12
0.10
0.23
1.57
0.08
0.84
0.58
0.10
0.10
1.00
0.66
2.17
1.65
0.71
0.80
1.28
1.10
0.60
1.10
0.31
0.93
Daun pohon, kering:
Calotropis
gigantea
Careya
arborea
cassia
auriculata
Dellinia
pentagyana
Madhuca
indica
Pongamia
pinnata,
karanj, honge
Pterocarpus
marsupium
Terminalia
chebula
0.35
0.12
0.36
1.67
0.40
2.20
0.98
0.12
0.67
1.34
0.50
3.20
1.66
0.50
2.00
3.69
2.41
2.42
1.97
0.40
2.90
1.46
0.35
1.35
205
Tabel 10.2. Lanjutan
KOTORAN
HEWAN
Terminalia
paniculata
Terminalia
tomentosa
Xylia
dolabriformis
PERSEN KANDUNGAN
Nitrogen
(N)
Fosfor (P2O5)
Kalium
(K2O)
1.70
0.40
1.60
1.39
0.40
1.80
1.37
0.30
1.61
Pupuk Hijau, segar:
Chavli, lobia,
cowpea (Vigna
catjang)
Dhaincha
(Sesbania
aculeata)
Guar; Clusterbean
(Cyamopsis
tetragonoloba)
Kulthi ; horsegram
(Dolochos
biflorus)
Mathi, moth;
moth-bean
(Phaseolus
aconitifolius
Mug, mung;
green-gram
(Phaseolus
aureus)
0.71
0.15
0.58
0.62
..
..
0.34
..
..
0.33
..
..
0.80
..
..
0.72
0.18
0.53
206
Tabel 10.2. Lanjutan
KOTORAN
HEWAN
Sann,
sunnhemp
(Crotalaria
juncea)
Urd, Urid;
black-gram
(Phaseolus
mungo)
PERSEN KANDUNGAN
Nitrogen
(N)
Fosfor (P2O5)
Kalium
(K2O)
0.75
0.12
0.51
0.85
0.18
0.53
(1) Pupuk Kandang (Farmyard Manure).
Pupuk kandang
merupakan bahan organik paling banyak digunakan di India. Terdiri
dari campuran kotoran ternak, seresah alas kandang ternak, atau
sisa-sisa pakan berupa jerami, dan lain-lain yang berserakan di
kandang. Lebih dari 50 persen kotoran ternak di India digunakan
sebagai bahan bakar, yang berarti hilang dari lahan pertanian.
Kotoran ternak, bersama-sama sisa segar dan sampah rumah
tangga, mula-mula dikumpulkan dalam bak sampah di belakang
rumah, kemudian diangkut ke tempat pembuangan akhir di luar
pemukiman. Tumpukan sampah terbuka terhadap sinar matahari,
cepat kering dan tidak mengalami perombakan. Sebagian bahan
organik kering tertiup angin atau tercuci air hujan. Urin ternak juga
tidak dijaga atau disimpan ditempat khusus. Peneliti di Amerika
mencatat kandungan unsur dalam tanah dari urin dan kotoran padat
sapi, diantaranya kandungan sulfur 50% . Kehilangan N dalam
bentuk amoniak akibat fermentasi kotoran ternak serta tercuci ke
luar lahan, sangat mengurangi nilai pupuk organik di India, di mana
kandungan rata-rata dibandingkan Eropa sebagai berikut:
207
Kandungan dalam persen
India
Negara-negara Eropa
N
0.3
1.0
P2O5
0.15
0.30
K2O
0.3
1.0
Sekitar separuh nitrogen, seper-enam fosfor dan lebih dari
separuh kalium tersedia dan berpeluang hilang. Namun demikian,
kehilangan nitrogen dan unsur-unsur lain dapat diatasi dengan
memasang penyerap sebagai alas kandang ternak, menyimpan
kotoran dalam tumpukan batu, mencampurkan jerami dan bahanbahan hijauan, dan menjadikan bedengan padat dan tetap lembab.
Bila urin dijaga, maka kehilangan unsur larut melalui rembesan dapat
dicegah, bakteri dekomposer jerami tertolong, unsur hara tersedia,
dan kehilangan nitrogen diminimalkan. Kapasitas serapan relatif
tergantung jenis bahan alas kandang ternak (Tabel 10.3).
Tabel 10.3. Kapasitas Serapan Relatif Berbagai
Bahan Alas Kandang Ternak
BAHAN
Jerami gandum
Jerami gambut
Daun kering
Gambut
Serbuk gergaji
Tanah
Pasir
JUMLAH AIR (KG) DISERAP OLEH
SETIAP KG BAHAN SETELAH 24 JAM
DIRENDAM AIR
2.20
2.80
2.00
6.00
4.35
0.50
0.25
Bila urin tidak ditahan dalam alas kandang ternak maka ia
mesti disimpan dalam tong dan dimasukkan ke tumpukan pupuk
organik. Nitrogen dalam urin terutama dalam bentuk urea, berubah
akibat aktivitas jasad mikro menjadi amonium karbonat yang sangat
mudah menguap dan hilang. Kehilangan dikurangi bila sejumlah
208
besar pupuk organik dan urin dicampur alas penyerap dan
dimampatkan. Ukuran tumpukan: tebal 1 m, lebar 1.3 hingga 1.5 m
dan panjang 4.5 hingga 6 m, tergantung jumlah ternak. Isi tumpukan
dapat di 'bagi' dan setiap bagian: panjang 3 atau 1.3 m diisi hingga
45 cm di atas permukaan tanah, dan ditutup lapisan 2.5 cm berupa
campuran lumpur dan kotoran ternak porsi sama sebagai plester.
Sebelum ditutup plester, 4 hingga 5 ember air ditambahkan ke
tumpukan pupuk. Plester mencegah kehilangan kelembaban dan
nitrogen dan juga mencegah kerubungan lalat. Pupuk organik siap
digunakan 4 hingga 5 bulan dari pemelesteran.
Kualitas pupuk organik diperbaiki melalui pakan ternak
konsentrat. Biji kapas, kue biji kapas, linseed-meal, wheat bran,
dedak, kue kacang tanah, gram, horse-gram, dsb., kaya nitrogen,
fosfor, kalium, magnesium dan sulfur. Diketahui bahwa dalam urin,
kotoran, dan produk lain dalam ternak pekerja dewasa mengandung
80% nitrogen dan unsur-unsur lain. Selain itu, pupuk organik dari
alas kandang ternak mengandung unsur lebih sedikit dibandingkan
pakan ternak asal jerami kacang-kacangan, biji, dan konsentrat. Di
negara lain (di luar India), berbagai pertimbangan dilakukan dalam
penggunaan pupuk organik. Kalsium sulfat atau gipsum dan
superfosfat dikembangkan sebagai bahan yang dapat mengurangi
kehilangan amoniak. Gipsum diketahui sebagai bahan penyerap
amoniak. Superfosfat, di samping menyerap amoniak, juga
menyuplai fosfor, sehingga meningkatkan kapasitas produksi pupuk
organik bagi tanaman.
Khusus pupuk kandang berbau tidak sedap secara umum
harus diaplikasikan ke tanah tiga hingga empat minggu sebelum
tanam. Bila tanah cukup lembab, tersedia cukup waktu untuk
perombakan dan perbaikan struktur tanah. Waktu aplikasi terlalu
lama sebelum tanam, dapat menyebabkan bau tidak sedap pupuk
organik mengalami dekompisisi cepat, tergantung adanya hujan.
Tetapi pada kasus tertentu, bisa jadi menyebabkan kehilangan
amoniak dan nitrogen. Pupuk organik sedang dalam proses
perombakan, tidak dianjurkan diaplikasikan sebelum tanam;
khususnya pada tanah-tanah ringan. Tetapi, untuk beberapa kasus,
209
begitu pupuk organik diangkut ke lapangan, segera harus disebar
dan dicampur tanah agar tidak kehilangan nitrogen. Pada budidaya
sayuran dan buahan, aplikasi pupuk organik sedang dalam proses
perombakan, khusus bagi tanaman muda, menunjukkan hasil yang
baik. Di Mesir, untuk tanaman kapas dalam larikan, aplikasi pupuk
organik terombak ditabur di seputar pangkal pohon sebelum diairi,
dimasukkan ke tanah dengan garu tangan.
Diperlukan kelembaban cukup untuk proses perombakan
bahan organik. Pupuk kandang dapat digunakan pada semua fase
pertumbuhan tanaman pada musim hujan, atau bila irigasi cukup.
Jumlah pupuk organik untuk tanaman tanpa irigasi bervariasi dari 1.5
hingga 2 gerobak penuh per hektar pada area dengan curah hujan
tinggi. Untuk lahan beririgasi, pemberian berkisar 10 hingga 20
gerobak. Tebu, jagung, atau tanaman kebun seperti kentang kunyit,
jahe, sayuran dan buahan memerlukan 15 hingga 25 gerobak. Satu
gerobak pupuk organik, berukuran 9 meter kubik, berat kurang lebih
setengah ton.
Perlu dicatat bahwa nilai pupuk kandang tergantung pada
kandungan unsur hara utama dan dapat: (i) memperbaiki struktur
tanah dan aerasi, (ii) meningkatkan kapasitas pemegangan air tanah,
dan (iii) merangsang aktivitas jasad mikro yang menjadikan unsur
hara dalam tanah tersedia bagi tanaman. Suplai bahan organik,
dikonversi menjadi humus merupakan kegunaan pupuk kandang.
Satu ton kotoran ternak dapat menyuplai 2,95 kg nitrogen, 1,59 kg
fosfor dan 2,95 kg kalium. Penggunaan hanya pupuk kandang
menyebabkan ketidak-imbangan unsur hara berkaitan dengan
kandungan fosfor yang relatif rendah. Bagaimanapun,
mempertahankan suplai unsur hara esensial siap tersedia, dan juga
dalam bentuk 'dikehendaki', disarankan menggunakan bahan
organik padat.
(2) Pupuk Organik Kompos. Sumber bahan organik lain adalah
kompos berasal dari rumah tangga dan sisa kandang ternak.
Perombakan adalah proses penguraian sisa hijauan dan hewan (desa
atau kota) menjadi bahan cepat digunakan dalam memperbaiki dan
210
memelihara kesuburan tanah. Penelitian di India dan negara lain
menunjukkan bahwa pupuk organik dapat diproduksi dari sisa
tanaman, seperti jerami (straw) sereal, tunggul (stubble) tanaman,
batang (stalk) kapas, kulit (husk) kacang tanah, gulma dan rumput,
daun-daun, sampah rumah-tangga, abu kayu, seresah, tanah lantai
ternak dibasahi urin, dan senyawa lain. Hijauan kaya selulose dan
karbohidrat mudah diperombakan dan nisbah karbon : nitrogen 40
(>1). Aplikasi secara langsung bahan belum terperombakan, atau
bahan organik rendah nitrogen, seperti pupuk organik, dapat
menyebabkan defisiensi sementara unsur hara (khususnya nitrat dan
amonium). Pertumbuhan jasad mikro dipacu, sehingga bersaing
dengan tanaman terhadap nitrogen, fosfor, atau unsur hara tersedia
lainnya. Oleh karena itu, sebelum pupuk organik diaplikasi, terlebih
dulu perlu diperombakan mencapai nisbah karbon : nitrogen antara
10 - 12 hingga 1.
Ada dua metode perombakan bahan organik: Pertama
dekompisisi aerobik dan kedua anaerobik. Dalam hal kedua metode
ini, sisa pertanian digunakan sebagai alas kandang ternak atau bahan
penyerap urin lain dalam jumlah banyak.
Pada proses aerobik, alas dan tanah tercampur urin diambil
setiap hari, dicampur sedikit dengan kotoran ternak dan 2 hingga 3
sendok penuh abu, drainase diatur dan menghasilkan tumpukan
setebal 30 atau 45 cm, lebar sekitar 5 m dengan panjang tertentu.
Tumpukan dibentuk sebelum musim penghujan. Setelah turun hujan
lebat pertama, bahan yang ditumpuk dalam baris 1.2 setiap sisi
sepanjang tumpukan di balik dengan penggaruk sehingga lebar
permukaan mencapai 2.4 m, dan ketebalan mendekati 1 m. Proses
ini mencegah kehilangan kelembaban dan menjamin awal
perombakan yang cepat. Setelah 3 hingga 4 minggu, dilakukan
pembalikan dan dijadikan tumpukan segar, dengan cara mencampur
bagian luar dengan bagian dalam. Setelah lebih satu bulan,
tergantung hujan, tumpukan selesai dibalik. Kompos siap digunakan
setelah sekitar 4 bulan. Berikut proporsi tiap bahan mentah untuk
pembuatan kompos yang baik:
211
Campuran sisa pertanian dan ternak
Tanah terendam urin
Kotoran ternak segar
Abu kayu
BERAT TIAP BAGIAN
400
56
60
6
Di Tamil Nadu, 90 kg permentasi kotoran ternak bentuk
suspensi encer diberikan bersama 22.50 kg bubuk tulang tiap ton
bahan kering. Bila tanah terendam urin dan kotoran ternak tidak
tersedia, bahan organik mentah masih bisa diperombakan, seperti
daun rontok, daun hancur, sisa dapur, potongan rumput, gulma hijau
dan lunak, hancuran gandum, jerami barley dan sereal. Penggunaan
tanah asal dan abu kayu atau kapur juga penting dilakukan.
Dalam proses anaerobik, campuran sisa pertanian
dikumpulkan dalam lubang ukuran tertentu, misalnya 4.5 x 1.5 x 1 m.
Setiap hari ditumpuk dalam lapisan tipis, disiram campuran kotoran
sapi segar (4.5 kg), abu (140 hingga 170 g) dan air (18 hingga 22 liter)
dan dimampatkan. Lubang dipenuhi hingga bahan mentah
mencapai 38 hingga 46 cm di bibir atas, kemudian diplester setebal
2-5 cm berupa lumpur campuran lumpur kotoran sapi. Di bawah
kondisi tertentu, perombakan menjadi anaerobik dan suhu tinggi
tidak terjadi. Senyawa nitrogen tidak larut perlahan-lahan menjadi
larut dan bahan karbonat terurai menjadi karbon-dioksida dan air.
Kehilangan amoniak diabaikan sebab pada kondisi konsentrasi
karbon-dioksida tinggi amonium karbonat adalah stabil. Plester
lubang mencegah kerubungan lalat. Kompos yang baik mengandung
0.8 hingga 1 persen nitrogen dan mempunyai semua sifat pupuk
kandang.
Metode Perombakan
Bahan Mentah
Bahan yang dibutuhkan adalah campuran sisa tanaman,
kotoran dan urin hewan, tanah, abu kayu dan air. Semua sisa hijauan
212
yang ada di lapangan seperti gulma, batang, ranting, bahan
pangkasan, sekam, dedak (chaff), sisa pakan ternak (fodder
remnants), dan sebagainya, dikumpulkan dan disusun dalam
tumpukan (pile). Bahan mengandung kayu keras seperti batang atau
tunggul terlebih dulu ditebar di jalan dan dibiarkan dipijak kendaraan
traktor atau grader sebelum dijadikan dasar tumpukan. Bahan keras
tidak boleh melebihi 10 persen total sisa tanaman. Bahan hijauan
lunak dan berair dibiarkan layu selama 2 atau 3 hari untuk
menghilangkan air berlebihan sebelum disusun membentuk
tumpukan rapat. Selama penyusunan, setiap bahan ditebar rata
dengan tebal lapisan sekitar 15 cm tumpukan mencapai ketinggian
kurang lebih 1 m dan ketebalan 50 cm. Campuran berbagai bahan
sisa hijauan lebih mudah mengalami perombakan.Tumpukan
kemudian dipotong tipis secara vertikal dan kurang lebih 20-25 kg
ditaruh di bawah alas kandang ternak selama satu malam. Pagi
berikutnya alas kandang ternak bersama kotoran dan tanah urin
diambil dan dimasukkan ke lubang di mana perombakan dilakukan.
Metode Lubang (Pit Method)
Langkah-langkahnya sebagai berikut:
Tempat dan Ukuran Lubang
Tempat yang dipilih untuk lubang kompos harus berdekatan
dengan kandang ternak dan sumber air; pada ketinggian agar tidak
tergenang air saat musim hujan. Dibuat atap agar kompos terlindung
dari hujan lebat. Ukuran lubang: dalam + 1 m, lebar 1.5-2.0 m, dan
panjang tertentu.
Pengisian Lubang
Bahan dari alas kandang ternak di tebar berlapis, setiap
lapisan ditebarkan kotoran ternak hancur mengandung 4.5 kg tanah
urin dan 4.5 kg inokulum dari lubang kompos umur 15 hari. Sejumlah
air (mendekati 90%) disemprotkan ke bahan dalam lubang sampai
213
basah. Lubang diisi lapis per lapis setiap minggu. Dijaga agar tidak
terjadi pemadatan.
Pembalikan
Bahan dibalik 3 kali selama periode perombakan: (i) 15 hari
dari pengisian lubang, (ii) 15 hari berikutnya , dan (iii) 30 hari
berikutnya. Setiap kali pembalikan bahan dicampur-rata, diberi air
agar lembab dan di pindahkan dalam lubang.
Metode Tumpukan (Heap Method)
Selama musim penghujan atau di daerah bercurah hujan
tinggi, kompos dibuat berupa tumpukan di atas tanah. Bila bahan
mengandung cukup nitrogen tidak tersedia, pupuk hijau atau
tanaman legum seperti sunhemp dimasukkan dalam tumpukan
dengan menyebarkan benih setelah pembalikan pertama. Bahan
hijauan kemudian dibalik pada pencampuran kedua.
Ukuran
Lebar bagian dasar tumpukan + 2 m, tinggi 1.5 m dan panjang
2 m. Bagian samping bentuk trapesium dengan bagian atas 0.5 m
lebih sempit dibandingkan bagian dasar. Saluran air sempit kadangkadang dibuat sekeliling tumpukan untuk melindungi tumpukan dari
angin yang cenderung menyebabkan tumpukan mengering.
Pembentukan Tumpukan
Tumpukan biasanya diawali dengan lapisan bahan karbon
setebal 20 cm seperti daun-daunan, batang jerami, serbuk gergaji,
dan ketaman kayu. Lapisan ini kemudian ditutup dengan bahan
mengandung nitrogen setebal 10 cm seperti rumput segar, sisa
gulma atau tanaman kebun, sampah, manur segar atau kering atau
lumpur padat. Disusul dengan lapisan bahan karbon setebal 20 cm
dan nitrogen setebal 10 cm hingga tumpukan mencapai tinggi 1.5 m ;
dibasahi secara normal sehingga tertumpuk tetapi tidak becek.
214
Tumpukan kadang-kadang ditutupi dengan tanah atau jerami untuk
menahan panas dan dibalik dengan interval 6 hingga 12 minggu. Di
Korea, tumpukan ditutup dengan plastik tipis untuk menahan panas
dan juga membunuh insek. Penghalusan bahan mempercepat
perombakan; semua bahan dapat dihaluskan menggunakan mesin
penghancur.
Penambahan dan Pembatasan
Persiapan dalam jumlah besar dapat dilakukan melalui
perombakan komunitas yang terlindung hujan dan angin. Jumlah air
harus cukup, karena itu metode tumpukan tidak tepat di area
bercurah hujan rendah. Perombakan aerobik dikembangkan di mana
bahan tidak diragukan untuk periode perombakan yang singkat,
tetapi banyak kehilangan bahan organik dan nitrogen.
Bagaimanapun nisbah C:N harus dipertahankan antara 30 dan 40
untuk mengurangi kehilangan.
Metode Bangalore
Persiapan Lubang
Dibuat lubang sedalam 1 m; lebar dan panjang lubang
disesuaikan tergantung pada tersedianya lahan dan jenis bahan yang
akan dijadikan kompos. Pemilihan tempat untuk 1 lubang sama
seperti pada metode Indore. Lubang harus disiapkan dengan dinding
curam kemiringan lantai 90 cm untuk mencegah terjadi
penggenangan.
Pengisian Lubang
Sisa organik dan lapisan tanah hitam (night soil) diletakkan
selang seling, setelah diisi lubang ditutup dengan lapisan sampah
setebal 15-20 cm. Bahan dibiarkan dalam lubang tanpa dibalik dan
215
diairi hingga 90 hari. Dibiarkan kondisi reduksi dan diplester dengan
lumpur atau tanah untuk mencegah kehilangan kelembaban dan
memeram tumpukan. Bahan mengalami perombakan anaerobik
pada tingkat sangat lambat dan membutuhkan waktu kurang lebih
180-240 hari.
Penambahan dan Pembatasan
Produk akhir yang diperoleh lebih banyak dibandingkan
proses perombakan aerobik tetapi kehilangan nitrogen dapat
ditiadakan. Pekerjaan lebih sedikit seperti membalik tidak
diperlukan; pekerjaan hanya untuk menggali dan mengisi lubang.
Metode ini membutuhkan waktu panjang sehingga banyak
menggunakan lahan. Suhu tinggi merata tidak ada dalam biomas.
Demikian pula bau dan kerubungan lalat tidak ditemui.
Kompos Sintetis
Dalam penyiapan kompos sintetis, nitrogen organik seperti
kotoran ternak, dibutuhkan oleh jasad mikro, dapat dilengkapi
dengan cara mensubstitusi dengan senyawa nitrogen anorganik
seperti amonium sulfat dan urea yang sama efektifnya untuk
perombakan bahan karbon menjadi kompos. Proses Adco dalam
mempersiapkan kompos sintetis dikembangkan oleh Hutchinson
dan Richards berdasar pada prinsip ini. Cara ini memfasilitasi
sejumlah besar berbagai bahan sisa organik di mana suplai kotoran
hanya sebentar atau tidak ada sama sekali, seperti pada pertanian
sistim mekanisasi.
Prinsip dasar nisbah C : N dalam pupuk organik disiapkan
dapat diaplikasikan penambahan pupuk nitrogen dalam jumlah
cukup untuk perombakan. Bahan yang akan diperombakan harus
lembab. Dilakukan dengan menyemprotkan larutan pupuk dan
diikuti pemberian kapur. Superfosfat ditambahkan untuk menambah
kandungan fosfor pupuk organik. Perlakuan dilanjutkan lapis demi
216
lapis hingga penuh dan dibiarkan mengalami fermentasi. Pupuk
organik siap diaplikasikan setelah 120-180 hari dan mirip dengan
pupuk kandang (farmyard manur) dalam hal reaksinya dalam tanah
dan tanaman.
Pengkayaan Dengan Fosfor
Kompos diperkaya fosfor disiapkan dengan penambahan 5%
superfosfat ke dalam lubang kompos. Sumber fosor lain bisa berupa
batuan fosfat, tersedia dengan kadar rendah (kurang dari 11% P),
dapat digunakan dengan menguntungkan. Selain fosfor, bahan ini
juga mengandung kalsium dan unsur mikro. Tepung tulang,
mengandung nitrogen dan juga fosfor; yaitu 9-11% P dan 2-4% N.
Tepung tulang dikukus lebih mudah digiling dari pada tulang
mentah. Ia mengandung lebih sedikit nitrogen tetapi lebih banyak
fosfor. Terak baja (basic slag) mengandung kalsium, magnesium dan
unsur mikro serta sedikit fosfor. Kulit pisang mengandung 1-1.5%
fosfor berdasar kandungan abunya.
Pengkayaan Dengan Kalium
Debu granit sebagai tepung kalium - terdapat dalam mineral
seperti feldspar dapat ditambahkan untuk memperkaya kompos.
Kalium dan unsur defisien lain dapat ditambahkan ke dalam kompos
melalui pencampuran bahan tanaman kaya unsur tertentu. Sebagai
contoh, eceng gondok (water hyacinth), yang kaya akan kalium dan
unsur hara tanaman lain. Kulit pisang dan tandan pisamg
mengandung 34-42% kalium berdasar kadar abunya, rumput laut
kaya akan unsur iodin, boron, tembaga, magnesium, kalsium dan
fosfor. Daun-daunan juga merupakan sumber unsur mikro dan perlu
mendapat tempat dalam setiap tumpukan kompos. Kulit kentang
(potato's peel) kaya akan unsur mikro dan kentang anggur kering
mengandung 1% kalium, 4% kalsium dan 1% magnesium.
217
Kompos Cacing (Vermi Composting)
Kompos cacing yaitu perombakan sisa organik menggunakan
cacing tanah. Cacing tanah dapat mengkonsumsi semua bagian
bahan organik. Seekor cacing tanah dengan berat sekitar 0.5 hingga
0.6 g, setiap hari mengkonsumsi sisa tanaman seberat tubuhnya dan
mengeluarkan kotoran (kascing) juga seberat yang sama. Dapat
diperkirakan bahwa setiap 1000 ton bahan organik segar dapat
dikonversikan oleh cacing menjadi 300 ton kompos. Bahan organik
mengalami perubahan biokimia yang kompleks dalam intestines dan
vermi-composting adalah merupakan teknik perombakan sisa
organik padat atau cair yang tidak beracun. Cara ini membantu
ongkos daur ulang sisa hewan pertanian dan industri (unggas,
equine, kotoran babi dan kotoran ternak lain) menggunakan energi
rendah, kotoran bersama-sama kokon dan pakan tidak hancur
menjadi vermicasting. Kascing kaya akan unsur hara (N, P, K, Ca dan
Mg), juga populasi bakteri dan aktinomiset. Populasi aktinomiset
dalam kascing lebih dari 6 kali lebih banyak dari pada tanah asli
(Gaur 1982). Tumpukan humus lembab (level kelembaban 30-40 %)
dari ukuran 2.4 x 1.2 x 0.6 m, mampu mendukung populasi lebih
dari 50,000 cacing. Suhu di kultur bedengan harus berada pada
kisaran 200-300oC. Introduksi cacing ke dalam tumpukan kompos
tampak mencampur bahan, mengaerasi tumpukan dan hasten
perombakan. Pembalikan tumpukan tidak diperlukan, bila ada
cacing melakukan pencampuran dan aerasi. Di samping sisa
perkampungan dan perkotaan, buangan dari agro-industri seperti
perusahaan susu, penyamak kulit, tepung pulp dan kertas, dsb.
dapat diperlakukan menggunakan cacing tanah.
Kegunaan Cacing Tanah
Cacing tanah membantu pemeliharaan keberadaan kompos
bagi tanah sehat sebagai berikut:
218
1. Memperbaki kesuburan tanah.
2. Ameliorasi kondisi fisik tanah.
3. Mencampurkan sub-soil dan top soil.
4. Koreksi defisiensi tersembunyi pada tanaman.
5. Daur ulang sampah, limbah lumpur dan air, limbah industri seperti
kertas, dan industri pangan serta papan di pedesaan maupun
perkotaan.
6. Alternatif makanan tradisional.
Spesies Cacing Tanah untuk Perombakan
Cacing tanah dibagi atas cacing tanah hidup di permukaan
(epigeik) dan dalam tanah (epianesik). Epigeik atau cacing kompos
dijumpai di permukaan tanah; cacing ini berwarna coklat kemerahan
mis. Lumbricus rubellus (cacing merah). Banyak spesies cacing tanah
di dunia yang telah diuji untuk media: Eisenia fetida, Eudrilus
eugeniae dan Perionyx excavatus menempati urutan teratas yang
menunjukkan kelebihannya mengkomposkan sisa organik. Ukuran
kokon Eisenia fetida dan Eudrilus eugeniae tidak sama.
Penangkaran Cacing Tanah
Cacing tanah ditangkar dan diperoleh dari stok penangkar
komersial dalam suatu kotak kayu tipis berukuran 45 x 60 cm,
dilengkapi lubang drainase dan disimpan dalam shelves dan tiers.
Bahan alas kotak penangkar dibuat dari sisa organik serbuk
gergaji, jerami sereal, sekam padi, seresah tebu, bagas, kertas,
potongan kayu, sisa coir, rumput, dsb, yang dibasahi dengan air.
Campuran lembab disimpan selama 30 hari ditutup karung dan
diaduk beberapa kali. Bila fermentasi selesai, ditambahkan manur
ayam dan bahan hijauan misalnya daun lamtoro atau eceng gondok.
Bahan ditempatkan dalam kotak secara longgar untuk pergerakan
cacing dan menjaga kelembaban. Proporsi bahan-bahan berbeda
219
perlu beragam tergantung sifat bahan tetapi kandungan nitrogen
final kurang lebih 2.4% harus dbuat dengan nilai pH 20 dan 27oC.
Pada suhu tinggi cacing kepanasan dan suhu rendah
kedinginan. Peternakan cacing untuk setiap luas permukaan 0.1 m2
dimasukkan dalam kotak sebanyak 100 g cacing. Di samping mereka
dapat memakan tumpukan bahan, cacing pada fase ini secara teratur
memakan 1 kg pakan sehari setiap cacing seberat satu kg. Pakan
yang diberikan bermacam-macam bahan organik termasuk kotoran
sapi hancur, manur ayam, daun lamtoro, sisa sayuran dan eceng
gondok. Beberapa bentuk proteksi terhadap predator seperti
burung, vats, semut, kodok, leeches dan kelabang diperlukan bagi
cacing.
Perombakan Cacing Dalam Lubang
Dibuat lubang ukuran 2 x 1 m dengan sisi miring berdimensi
memadai. Perombakan-cacing dilakukan dalam lubang secara in
vitro. Kedua hal ini dibahas berikut:
Bilah-bilah bambu disusun secara paralel di dasar lubang.
Lantai tersusun dari ruji kayu. Drainase perlu berjalan baik sebab
cacing tidak dapat hidup pada kondisi tergenang. Dalam hal ini
bagian dasar lubang dapat diberi pasir untuk menjaga drainase yang
baik. Di atas pasir dilapis dengan tanah lempung yang tebal (15-20
cm). Kemudian lubang diisi sisa organik yang akan dijadikan kompos
seperti manur binatang, daunan dan gulma hijau, sisa tanaman, dan
lain-lain. Kelembaban isi lubang dijaga dengan menambahkan air
sesuai kebutuhan. Cacing dari kotak penangkaran ditaruh dalam
sampah organik, cacing segera menyusup ke bawah menuju lapisan
tanah.
Lubang kompos dibiarkan selama 60 hari. Lubang harus
terlindung dari panas matahari dan kelembaban harus dijaga. Dalam
60 hari sekitar 10 kg kascing akan dihasilkan tiap kg cacing. Lubang
kemudian dibongkar sekitar 2/3 hingga 3/4 dan gumpalan cacing
dipindah dengan tangan atau serok. Disisakan cukup cacing dalam
220
lubang untuk perombakan selanjutnya dan lubang dapat diisi ulang
dengan bahan kompos seperti semula.Kompos dikering-anginkan
dan diayak agar diperoleh mutu kompos yang baik. Rata-rata
kandungan hara kompos-cacing adalah: 0.6-1.20% N, 1.34-2.20%
P2O5, 0.4-0.67% K2O, 0.44% CaO dan 0.15% MgO.
Kelebihan cacing sisa dipanen dari lubang dapat digunakan
untuk lubang lain, dijual kepada petani untuk inokulasi kompos,
untuk pakan binatang atau ternak, atau untuk pakan ikan di kolam.
Metode Vermi-Kompos dalam Lubang
Seleksi cacing tanah: Cacing tanah berasal dari tanah dan kompos
lokal dapat dipilih.
Ukuran Lubang: Ukuran lubang berdimensi 2 x 1 x 1 m dapat
disiapkan. Lubang ini dapat mengandung 20,000-40,000 cacing dan
menghasilkan 1 ton manur per bulan (30 hari).
Persiapan bedengan cacing: disiapkan lapisan tanah lempung
setebal 15-20 cm di atas lapisan hancuran arang dan pasir setebal 5
cm. Lapisan ini ditempati oleh cacing.
Inokulasi cacing tanah: Sekitar 100 cacing tanah diintroduksi
sebagai kerapatan inokulasi optimum ke dalam lubang kompos
ukuran 2 x 1 x 1 m sebagai bedeng cacing.
Lapisan Organik: Dibuat dalam bentuk bedeng dengan kotoran
ternak segar. Lubang kompos diberi lapisan daunan atau jerami
setebal 5 cm. Kelembaban bahan kompos dalam lubang dijaga agar
tidak terjadi penggenangan dasar lubang tersebut saat diberi air.
Lapisan organik segar: dilkakukan setelah 28 hari dengan sisa
organik segar/hijau dapat ditebarkan setebal 5 cm. Praktek ini
diulang setiap 3 - 4 hari. Pencampuran bahan sisa dilakukan secara
periodik tanpa mengganggu lapisan bedengan cacing di bagian
221
dasar. Lapisan sisa organik segar dapat diulang hingga lubang
kompos hampir penuh.Panen kompos-cacing: Saat pemasakan,
kelembaban diturunkan dengan menghentikan pemberian air
selama 3-4 hari. Hal ini menyebabkan kompos mengering dan
cacing pindah ke bedengan tanah. Kompos matang, halus dan lepas
dikeluarkan dari lubang, dikeringkan dan dipak.
Tingkat aplikasi: Aplikasi kompos-cacing matang disarankan 0.5
ton/ha.
Untuk mendukung produksi kompos-cacing saran-saran berikut
perlu diikuti:
(i) Campuran kotoran ternak, domba, kuda dan sisa sayuran dengan
gram bran dan gandum merupakan pakan ideal cacing.
(ii) Campuran gram bran dengan kotoran ternak dengan
perbandingan 3 : 10 meningkatkan biomas,
(iii) Campuran bran gandum dengan kotoran ternak perbandingan 3 :
10 mendukung pertumbuhan cacing. Penambahan sisa dapur dalam
proporsi sama meningkatkan populasi cacing.
(iv) Lumpur biogas dan ternak unggas ditaruh dengan jumlah sama
sangat meningkatkan populasi cacing dan biomas.
WAKTU
SAMPLING
Perlakuanl A:
28 hari
56 hari
Bahan
mentah
(0 minggu)
Pwerlakuan B:
28 hari
56 hari
Bahan
mentah
(0 minggu)
KARBON
ORGANIK
%
Inokula
Tidak
si
Diinok
ulasi
TOTAL
NITROGEN
%
Inokula
Tidak
si
Diinok
ulasi
RASIO
C:N
Inokula
si
Tidak
Diinok
ulasi
P TERSEDIA
(PPM)
Inok
Tidak
ulasi
Diinok
ulasi
38.8
31.8
51.9
40.8
39.5
1.79
1.68
1.12
1.28
1.26
21.7
18.9
46.3
31.9
31.3
-
-
25.2
18.1
48.9
38.9
26.8
0.74
0.85
0.38
0.47
0.52
34.1
21.3
128.6
82.8
51.3
109
122
93
107
Sumber: Indian Agricultural Research Institute, New Delhi.
222
Perombakan-Kompos Cacing In-vitro
Disebut pula sebagai biokonversi dalam tanah. hal berkaitan
dengan aplikasi pada dosis dasar (5 ton/ha) kascing dan ditutup
dengan lapisan bahan organik setebal 2.5 cm. Lapisan bahan organik
(kotoran sapi atau lumpur segar) diikuti oleh lapisan seresah tebu,
sisa tanaman, atau sisa kota setebal 10 cm. Cacing hatch out dalam
10 hari.Perombakan-cacing sisa pertanian telah diteliti dengan
tujuan menggunaan cacing untuk perombakan dan penelitian telah
dilakukan di Indian Agricultural Research Institute, New Delhi.
Penggunaan dan efisiensi cacing tanah dalam perombakan sisa
pertanian telah dipelajari.
Dua percobaan dilakukan dengan mencampur bahan organik.
Percobaan A, berupa bahan hijauan seperti rumput dan daun
Leucaena dicampur tanah dan kertas. Percobaan B, 4 kg bahan
kompos mengandung 2 kg jerami padi, 1 kg tanah, 500 g pucuk, dan
500 g shredded paper dan dihamparkan di dasar lubang. Dasar
lubang dilapisi pucuk agar kelebihan air dapat diperkolasi. Kompos
lubang dijaga kelembabannya agar tidak tergenang.
Setelah 10 hari dari awal perombakan, cacing (Eisenia fetida)
tampak dari M/s Biogenic Ltd., Mumbai di mana diintroduksi 100
cacing/lubang. Setelah cacing masuk ke lapis bedeng cacing, lubang
ditutp dengan selapis tipis tanah.
Hasil kedua perlakuan (Table) menunjukkan bahwa introduksi
cacing di tumpukan bahan organik dijumpai membantu
perombakan. Karbon organik berkurang pada interval perombakan
yang berbeda. Kompos yang dinokulasi menunjukkan kandungan
nitrogen yang menarik dan nisbah C:N menyempit ke level yang
desirable. Cacing juga aktif dalam perombakan pada nilai nisbah
kompos C:N tinggi mendekati 51 terkecuali dengan adanya cacing
nilai nisbah turun drastik mencapai 21.
Penggunaan cacing juga meningkatkan ketersediaan fosfor
dalam kompos. Penggabungan penggunaan fungi selolitik dan
223
cacing tanah menunjukkan hasil lbih baik daripada mereka sendirisendiri.
(3) Kompos kota. Tahun-tahun mutakhir, perombakan sampah kota
dalam skala besar dan night-soil dalam konstruksi selokan diangkut
ke luar pemukiman secara sukses dari persampahan kota besar
maupun kecil. Selokan, dengan lebar 1 hingga 1.2 m, dalam 75 cm
dan panjang menyesuaikan, diisi dengan lapisan night-soil, sampah
kota dan tanah. Kompos berakhir sekitar tiga bulan. Gambar berikut
merupakan konversi volume-berat yang dijumpai dalam penyiapan
pembuatan kompos kota.
(4) Lumpur dan Comberan. Limbah cair, seperti lumpur dan
comberan mengandung unsur hara tanaman dalam jumlah besar dan
digunakan untuk pertanaman tebu, sayuran dan tanam polong di
pinggiran kota besar dengan mengoperasikan budidaya tanaman
comberan. Di banyak tempat, lumpur yang tidak larut didapati
menjadi kuat untuk pertumbuhan tanaman sehat dan bila
mengandung bahan organik siap dioksidasi, secara aktual
mengurangi nitrat tersedia dalam tanah. Penghambatan masih lebih
besar bila comberan digunakan di lahan tanpa perlakuan primer.
Tanah secara cepat menjadi 'sakit comberan, sewage sick' terbentuk
gumpalan mekanik oleh bahan koloidal dalam comberan dan
perkembangan bakteri anaerobik yang tidak hanya mengurangi
nitrat yang telah ada dalam tanah tetapi juga memproduksi
alkalinitas. Kontaminasi bakterial membuat bahan makanan sayuran
mentah pada comberan yang tidak diperlakukan menjadi berbahaya
bagi kesehatan.
Untuk bukti ini, sekarang biasa diatur konstruksi septic tank
di mana comberan dapat dibenarkan membiarkan bahan padat porsi
lebih berat berada dalamnya, atau melakukam fermentasi lebih dulu.
Bahan keluar dari settling-tank, bagaimanapun, masih membawa
sejumlah besar bahan koloidal, dan deposit comberan yang berada
dalam tank dari nilai pupuk rendah sering menonjol. Gangguan ini
dapat dikeluarkan melalui aerasi comberan dalam settling-tank
dengan menghembuskan udara ke dalamnya. Comberan yang
224
berada di bagian bawah dalam proses ini disebut 'lumpur diaktifkan,
activated sludge'. Telah dapat ditandai dari upaya 'oksidasi cepat'
bahan organik yang terdapat dalam comberan segar. Juga terhadap
keterbukaan dan terhadap basis berat-kering, mengandung 3 hingga
6 persen N, sekitar 2 persen P2O5 dan 1 persen K2O dalam betuk
segera tersedia bila diberikan ke tanah. Hal yang sama, aliran
menjadi jernih, cairan tanpa bau mengandung nitrat dalam larutan,
dan semua bakteri pembawa penyakit yang ada sebelumnya dapat
disingkirkan. Baik lumpur diaktifkan maupun cairan dapat digunakan
dengan aman untuk pupuk dan irigasi tanaman.
Bagaimanapun, tanpa ada kekhawatiran seharusnya tanaman
budidaya comberan dapat dimakan tanpa dimasak.
(5) Night-Soil atau Poudrette. Sangat banyak kota di India
dilengkapi dengan saluran comberan. Sanitari pembuangan nightsoil dengan kontrol efektif terhadap bau tak sedap dan gangguan
lalat, merupakan masalah serius di seluruh negeri. Ketika kotoran
manusia menjadi sumber potensial untuk perbaikan tanah, badan
otorita kesehatan masyarakat di banyak kota membuat rancangan
untuk konservasi dan konversi ke dalam bentuk aman sebagai
manur. Hidrasi night-soil, atau dicampur bahan penyerap, misalnya
tanah, abu, arang, atau serbuk gergaji, memproduksi poudrette yang
mudah digunakan sebagai manur. Campuran night-soil dengan
volume sama dan 10 persen serbuk arang menghasilkan bahan tanpa
bau, mengandung 1.32 persen kalium dan 24.2 persen kapur.
Penambahan 40 hingga 50 persen serbuk gergaji ke dalam
night-soil secara langsung menghasilkan pouderette kering, masam,
yang mungkin mengandung 2 atau 3 persen nitrogen. Kuantitas
potensi bahan pupuk tahunan dalam night-soil dari populasi
penduduk India 600 juta diduga kurang lebih 8.1 juta ton bahan
kering mengandung 0.4 juta ton nitrogen, 0.25 juta ton fosfat, dan
0.17 juta ton kalium.
(6) Pupuk Hijau. Selain upaya khusus meningkatkan suplai manur
pertanian dan kompos, suplai manur organik lain bermasalah dan
225
sringkali lebih banyak biaya. Pupuk hijau, yang memungkinkan,
adalah pelengkap utama untuk maksud menambahkan bahan
organik ke tanah. Hal ini meliputi penanaman tanaman cepat
tumbuh dan pembenaman serta pencampurannya ke dalam
tanah.Tanaman pupuk hijau menyuplai bahan organik seperti halnya
penambahan
nitrogen khususnya tanaman leguminosa yang
mampu menangkap nitrogen dari udara dengan bantuan bakteri
bintil akar. Suatu tanaman leguminosa menghasilkan 8 hingga 25
ton pupuk hijau per hektar akan menambah kurang lebih 60 hingga
90 kg nitrogen bila dibenamkan. Jumlah ini sama dengan aplikasi
tiga hingga 10 ton pupuk kandang berdasar pada bahan organik dan
kontribusinya terhadap unsur nitrogen. Tanaman pupuk hijau juga
melakukan pencegahan terhadap erosi dan pencucian. Tanaman
umumnya digunakan untuk pupuk hijau di India adalah: eceng-eceng
(Crotalaria juncea), turi (Sesbania aculeata), kacang cluster
(Cyamopsis tetragonoloba), senji (Melilotus parviflora), kacang
tunggak (Vigna catjang, V. sinensis), horse-gram (Dolichos biflorus),
pillipesara (Phaseolus trilobus), berseem atau Egyptian clover
(Trifolium alexandrinum). Lentil (Lens esculenta) direkomendasikan
di Kashmir untuk pupuk hijau tanaman padi. Eceng-eceng
merupakan tanaman pupuk hijau yang paling popular. Ia digunakan
d semua tempat untuk tanaman tebu, kentang, tanaman kebun, dan
padi musim kedua di bagian selatan serta gandum beririgasi di
bagian utara. Turi digunakan secara luas di Assam, Bengal dan Tamil
Nadu. Tumbuh baik pada tanah alkalin mapun tanah sawah. Kacang
cluster, berseem dan senji dilakukan dengan baik di Punjab, Uttar
Pradesh, Rajas than, Delhi dan beberapa bagian dari Madhya
Pradesh. Berseem baik untuk tanaman hias dan tanaman kapas
beririgasi ditanam musim semi dan panas seperti di Punjab dan Uttar
Pradesh. Kacang tunggak dan horse-gram digunakan untuk
penghijauan secara alami sangat cocok untuk kondisi tanah dan iklim
setempat.
Sangat sering, berseem, senji dan lucerne (Medicago sativa),
dan kadang-kadang sunnhemp ditanam sebagian sebagai dan
sebagian sebagai pupuk hijau. Dalam hal tanaman semusim senji dan
berseem osatu atau dua pangkasan dipakai sebagai green-foedder.
226
Lucerne yang ditanam untuk dua atau tiga tahun, dipotong tujuh
hingga delapan kali untuk kepentingan yang sama. Dalam hal
sunnhemp, pucuknya dijadikan pakan ternak. Kesemuanya itu, (akar
dan pangkasan) dicampurkan ke dalam tanah. Residu tanaman
mengandung sejumlah nitrogen, fosfor, kalium dan unsur hara lain,
di samping bahan organik. Dalam hal tanaman hias, pupuk hijau
semusim harus ditanam untuk waktu tertentu di bawah naungan
pohon dan perkembangan buah. Bentuk polong menempati menu
tersendiri di India, dan umumnya tumbuh sebagai tanaman murni
dalam rotasi atau campuran dengan serial, biji minyak, dan
tanaman serat. Akar dan tajuk tanaman leguminosa polong yang
dimasukkan ke dalam tanah merupakan sejumlah kecil bahan
organik kaya nitrogen.
Pemasukkan kacang-tanah di sentra tanaman kapas, bagian
selatan dan utara India, penumbuhan varietas ming (Phaseolus
aureus) genjah sebelum gandum di Uttar Pradesh, dan gandum dan
rabi jowar di Marathwada bagian Bombay penanaman kacang dalam
tegakan kapas beririgasi di Uttar Pradesh, dan penanaman
sunnhemp dalam tegakan padi di Andhra Pradesh, Tamil Nadu dan
bagian Karnataka, atau kecipir (Dolichos lablab) di area dataran padi
di Maharashtra, merupakan praktek perbaikan tanah yang bernilai.
Semua tanaman leguminosa menjadikan tanah mempunyai sifat fisik
yang baik dan lebih kaya akan nitrogen. Penanaman kacang polong
bersama sereal di seluruh India, tumpangsari kapas dengan kacang
tanah dengan tur (Cajanus indicus) di bagian tengah dan selatan, Tau
dengan cluster-, mung-, dan moth-bean (Phaseolus aconitifolus) di
Punjab dan bagian tetangganya; pertumbuhan gandum dicampur
dengan kacang dan gram di bagian utara dan sentral India; dan
penanaman fodder sorghum dicampur dengan Dolichos lablab di
beberapa tempat di Tamil Nadu juga memperkaya tanah.
Di lokasi dekat hutan di Tamil Nadu, Karnataka dan Andhra
Pradesh, tanaman padi sering dipupuk dengan daunan pohon hutan.
Ia dimasukkan ke dalam tanah saat penyiangan. Pada tahun
terakhir, penyebaran dilakukan terhadap tanaman Glyricidia
227
maculata dan Sesbania speciosa dibatas areal tanaman padi atau di
lokasi kosong untuk menghasilkan pupuk hijau bagi tanaman padi.
Penanaman dari biji atau stek, potongan sepanjang 2 m,
masing-masing tanaman Glyricidia disebut sebagai penyumbang
stek sekitar 6 hingga 12 kg pupuk hijau. Hal ini cocok dilakukan pada
tanah hitam maupun merah. Sama untuk pembibitan Sesbania
speciosa ditanam sepanjang 10 cm pada batas area tanaman padi
menghasilkan 1,000 hingga 2,500 kg daun hijau untuk pupuk
tanaman padi seluas 0.4 ha. Hanya dibutuhkan 115 g untuk
menghasilkan benih cukup untuk batas tiap dua hektar tanaman
padi. Dalam area tanaman padi tertentu, Pongamia pinnata (karanji),
Tephrosia, Terminalia dan tanaman pohon lain menghasilkan jumlah
daun yang banyak ditanam untuk pupuk hijau. Di daerah Malabar
bagian Tamil Nadu, Indigofera teysmanni tumbuh menghasilkan
pupuk hijau untuk tanaman padi.
Untuk perombakan pupuk hijau, penting bahwa bahan
hijauan harus sukulen dan kelembaban tanah yang cukup. Pada fase
pembungaan, tanaman mengandung bahan organik sukulen dengan
nisbah karbon : nitrogen rendah. Pencampuran pupuk hijau ke dalam
tanah pada fase ini secara cepat menambahkan N dalam bentuk
tersedia. Dengan waktu, persentase bahan karbon dalam tanaman
meningkat dan nitrogen menurun. Bila bahan dengan nisbah C/N
tertentu dimasukkan ke dalam tanah dengan bajak, jasad mikro
melakukan perombakan, melepas N dan unsur hara lain dan
menyebabkan defisiensi unsur hara temporer.
Kadang-kadang methi atau dhaincha ditanam di antara
barisam tanaman tebu tanaman pertama, atau cluster-bean ditanam
di antara barisan tanaman kapas Amerika beririgasi. Ketika tanaman
legum berumur lima hingga enam minggu, mereka dibenamkan ke
dalam tanah. Tanaman tebu dan kapas dinyatakan memperoleh
keuntungan dari tanaman legum.
Penghancuran pupuk hijau menunjukkan bahwa ia adalah
penyedia pupuk terbaik dan menguntungkan tanaman budidaya.
228
Peningkatan hasil setelah aplikasi pupuk hijau berkisar antara
30 hinggat 50 persen. Nilai pupuk tanaman legum bisa ditingkatkan
bila ia diperkaya dengan superfosfat. Praktek ini bukan hanya
meningkatkan P pupuk hijau, tetapi juga membantu pertumbuhan
semua tanaman, melalui konversi pupuk anorganik ke pupuk
organik. Ia juga mempunyai efek residual yang jelas.
Pupuk Anorganik
Meskipun langkah-langkah khusus telah dilakukan untuk
meningkatkan suplai pupuk kandang dan organik padat lain, namun
jumlah tersedia tidak mencukupi kebutuhan. Pupuk anorganik tetap
dikembangkan, dengan pertimbangan mudah dibawa, relatif mudah
tersedia dan kemungkinan aplikasinya secara proporsional cocok
untuk tanaman dan tanah yang berbeda. Perkembangan impor dan
produksi lokal pupuk anorganik disajikan dalam Table 10.4. Sedang
jenis pupuk yang umum digunakan disajikan pada Tabel 10.5.
Table 10.4. Produksi dan Konsumsi Pupuk Impor Nitrogen (N),
Fosfat (P2O5) dan Kalium di India*
TAHUN
1951 - 52
1955 - 56
1961 - 62
1962 - 63
1963 - 64
1964 - 65
1965 - 66
1966 - 67
1967 - 68
1968 - 69
1969 - 70
1970 - 71
1971 - 72
1972 - 73
N
PRODUKSI
P2O5
K2O
IMPOR
N
P2O5
('000 tonnes)
29
54
142
252
10
226
12
233
12
326
14
-632
148
867
349
842
138
667
94
477
32
481
248
565
204
K2O N
KONSUMSI
P2O5
K2O
16
80
145
178
222
240
233
308
736
716
716
830
952
1,060
11
12
66
80
107
131
111
145
194
222
222
229
278
326
8
10
32
40
64
57
85
118
270
213
120
120
268
325
N.A
N.A.
61
83
116
149
132
249
335
382
416
541
558
581
229
N.A.
N.A.
250
333
377
555
575
738
1,035
1,205
1,356
1,479
1,798
1,840
N.A.
N.A.
28
36
51
69
77
114
170
170
210
236
300
348
1973 - 74
1974 - 75
1975 - 76
1,060
1,200
1,508
323
350
320
659
885
950
-
215
280
337
370
443
267
1,829
1,835
2,149
650
537
467
360
356
278
*
Indian Agric. in brief - 14th Edn. and FAI annual Review - 1975 – 76
and Department of Agriculture.
Table 10.5. Jenis dan Komposisi Pupuk Digunakan di India
(a) Pupuk N-Tunggal
Pupuk
Natrium Nitrat
Amonium Sulfat
Amonium nitrat
Amonium sulfat nitrat
Amonium khlorida
Anhydrous amoniak
Urea (biuret = 1.5%)
Urea (Terselimut)
Kalsium amonium
nitrat(25%N)
Kalsium amonium
nitrat(26%N)
Kalsium amonium
nitrat(28%N)
Nitrogen
Nitrat (%)
Nitrogen
Amoniak (%)
15 - 16
17 - 18
6.5
-
20 - 21
17 - 18
19.5
25 - 26
99.0
-
Nitrogen
Amida
(%)
46.0
45.0
12.5
12.5
-
25.0
13.0
13.0
-
26.0
14.0
14.0
-
28.0
230
Total N
15 - 16
20 - 21
17 - 18
26
25 - 26
99.0
46.0
45.0
(b) Pupuk Fosfat-Tunggal
Pupuk
Singgel Superfosfat (16%)
Singgel superfosfat (14%)
Tripel superfosfat
Dikalsium fosfat
Tepung Tulang (mentah)
(Total P2O5 = 20%) (Total
N = 3%)
Tepung Tulang Dikukus
(Total P2O5 = 22%)
Fosfat Batuan
(Total P2O5 = 20%)
Kalsium Magnesium Fosfat
Fusi
Pelophos
(Total P2O5 = 17.0%)
Fosfat Larut dalam Fosfat Larut
Fosfat Oksida
Amonium Sitrat dalam Asam
(P2O5 ) Larut Air
Netral
Sirat 2 %
(% berat)
(% berat)
(% berat)
16.0
16.5
14.0
14.5
42.5
44.0
-
-
8.0
-
16.0
-
-
26.0
-
-
-
16.5
-
16.0
-
231
(c)
Pupuk
Kalium khlorida
(kalium muriat)
Kalium sulfat
Kalium schenite
Pupuk Kalium-Tunggal
Kandungan
Kalium
(% berat)
Total khlorida
(% berat)
Kandungan
Natrium
khlorida
(% berat)
60.0
-
3.5
48.0
23.0
2.5
2.5
2.0
1.5
Nitrogen
(% berat)
Fosfat
Larut
Fosfat
Amonium
Pupuk
Bentuk Larut Air
Sitrat
Bentuk Bentuk
Urea (% berat)
Netral (%
Amoniak Nitrat
(amida)
berat)
Diamonium fosfat (18 - 46 - 0)
18.0
41.0
46
Amonium fosfat sulfat(16 - 20
19.5
20.0
– 0)
Amonium fosfat sulfat (19.5 18.0
17.5
19.5
19.5 - 0)
Amonium fosfat sulfat nitrat
17.0
3.0
17.0
20.0
(20 - 20 - 0)
Amonium fosfat sulfat (18 - 9
18.0
8.5
9.0
– 0)
Nitrofosfat (20 - 20 - 0)
10.0
10.0
5.4
20.0
Urea amonium fosfat (28 - 28 9.0
19.0
25.2
28.0
0)
Urea amonium fosfat (24 - 24 7.5
16.5
20.4
24.4
0)
Urea amonium fosfat (20 - 20 6.4
13.6
18.0
20.0
0)
Monoamonium fosfat
11.0
44.2
52.0
232
(d) Pupuk Kompon N-P
(e) Pupuk Kompon N - P – K
Pupuk
Nitrogen (% berat)
Fosfat (% berat) Kandung
an
Bentuk
Fosfat Fosfat Larut
Bentuk Bentuk
Amonia
Larut Air Amonium Kalium
Nitrat Urea
k
Sitrat Netral (% berat)
Nitrofosfat dg kalium
(18 - 18 - 9)
9.0
9.0
-
4.9
18.0
9.0
Nitrofosfat dg kalium
(15 - 15 - 15)
7.5
7.5
-
4.0
15.0
15.0
10.0
-
-
22.1
26.0
26.0
12.0
-
-
27.2
32.0
16.0
14.0
-
-
30.6
36.0
12.0
7.0
-
15.0
19.6
22.0
11.0
14.0
-
-
29.0
33.0
14.0
5.0
-
12.0
15.0
17.0
17.0
8.0
-
6.0
25.2
28.0
14.0
6.5
-
4.6
19.8
22.0
22.0
5.6
-
13.4
16.2
19.0
19.0
NPK
(10 - 26 - 26)
NPK
(12 - 32 - 16)
NPK
(14 - 36 - 12)
NPK
(22 - 22 - 11)
NPK(14 - 35 - 14)
NPK
(17 - 17 - 17)
NPK
(14 - 28 - 14)
NPK
(11 - 22 - 22)
NPK
(19 - 19 - 19)
(f) Unsur Mikro
Pupuk
seng
sulfat
Tidak Larut Seng sbg Timbal sbg
Tembaga sbg
Air
'Zn'
'Pb
'Cu' (% berat)
(% berat) (% berat) (% berat)
1.0
21.0
0.003
233
0.1
Magnesium
sbg 'Mg (%
berat)
pH
0.5
>4
Pupuk Nitrogen Anorganik
Menurut tujuan dalam mana mereka dikombinasikan dengan
unsur lain, pupuk nitrogen dibagi dalam empat grup: (1) nitrat, (2)
amoniak dan garam amonium, (3) senyawa kimia mengandung
nitrogen dalam bentuk amida, dan (4) produk samping tanaman dan
binatang.
Natrium Nitrat: Dikenal sebagai nitrat 'Chili'. Merupakan pioner
pupuk nitrogen yang penting. Dijumpai sebagai deposit alami di
bagian utara Chili dan dihaluskan sebelum pengapalan. Produk
halus mengandung sekitar 16 persen nitrogen dalam bentuk nitrat,
yang merupakan bentuk langsung tersedia bagi tanaman. Alasan ini,
ia mempunyai nilai pupuk nitrogen yang tinggi bila diaplikasikan
sebar langsung di permukaan tanah atau samping tanaman,
khususnya tanaman muda dan kebun sayuran. Bila memerlukan
nitrogen segera tersedia untuk pertumbuhan tanaman cepat namun
mudah mengalami pencucian ke luar lapisan tanah. Untuk gandum,
jagung, barley, kapas, tebu, dan lain-lain, akan lebih menguntungkan
pemakaian amonium sulfat.
Natrium nitrat khusus digunakan untuk tanah masam.
Penggunaan berlebihan dan terus menerus menyebabkan
deflokulasi dan berkembang pada kondisi fisik jelek pada daerah
dengan curah hujan rendah. Ia bisa disimpan dalam gudang kering.
Tepung Tulang. Penggunaan tulang segar sebagai pupuk tanaman
pohon buahan telah dipraktekkan sejak lama di India. Penguburan
tulang belulang binatang di bawah pohon buahan diketahui
memberikan pengaruh baik terhadap pertumbuhan dan
pembungaan. Sebelumnya, sejumlah besar tulang diekspor dan
kemudian ekspor menurun sejak dijadikan tepung (digiling) untuk
digunakan secara luas sebagai pupuk fosfat. Tepung tulang ada dua
bentuk: (i) mentah, dan (ii) dimasak (dikukus). Pengukusan tulang di
bawah tekanan mengeluarkan lemak, gemuk, nitrogen dan senyawa
lem.
234
Tepung tulang mentah mengandung sekitar 4 persen
nitrogen organik bereaksi lambat serta 20 hingga 25 persen fosfor
aksida tidak larut. Tulang kukus lebih rapuh, mudah digiling, dan
lebih meningkatkan ketersediaan fosfor, meski masih sangat
tergantung pada tingkat penghalusannya. Tepung tulang
mengandung 1 hingga 2 persen nitrogen dan 25 hingga 30 persen
fosfor oksida,ukuran kehalusan partikel tidak lebih dari 3/32 inci,
sehingga sangat cocok sebagai pupuk; namun bila lebih halus lagi
dapat lebih mempercepat ketersediaan P2O5 bagi tanaman.
Tepung tulang bereaksi relatif lambat, sehingga tidak efisien
bila diberikan setelah tanam dan harus dicampur-ratakan dengan
tanah agar lebih reaktif. Bila diaplikasikan saat tanam atau beberapa
hari sebelum tanam maka perlu disebar-rata (broadcast) di
permukaan tanah. Tepung tulang sangat cocok diaplikasikan
khususnya pada tanah masam; dan termasuk pupuk yang aman
untuk semua tanaman. Di beberapa tempat, charred dan tepung
tulang digunakan sebagai pupuk. Meng-arangkan menghilangkan
kurang lebih separuh nitrogen, tetapi menyisakan seluruh P2O5
dalam bentuk cepat tersedia. Tanpa alat untuk mengukus dan
menggiling, meng-arangkan mudah diangkut meski ke desa
terpencil sekalipun.
Pupuk Kalium
Semua tanah di India mempunyai kandungan kalium yang
cukup. Pupuk kalium hanya diberikan pada tanah-tanah yang
menunjukkan defisiensi atau respon terhadap pemberian kalium,
seperti tanah pasir. Mereka juga diaplikasikan ke tanaman tertentu,
seperti tembakau, kentang, bawang merah, dan pohon buahbuahan, untuk memperbaki kualitas dan penampakan produk.
Pupuk kalium yang umum digunakan adalah: (i) kalium muriat
(kalium khlorida), dan (ii) kalium sulfat. Berada dalam air laut atau
danau sebagai deposit garam. Deposit garam terbesar dijumpai di
Stassfurt, Jerman; laut Kaspi (Rusia), laut mati (Palestina) dan
235
beberapa tempat di Kalifornia, Meksiko Baru, Perancis dan
Sepanyol.Kalium Muriat: Berupa bahan kristalin mengandung 50
hingga 63 persen kalium oksida (K2O), seluruhnya mudah tersedia.
Meski kelarutan tinggi dalam air, ia tidak mudah hilang karena
dijerap di permukaan koloid. Kalium diaplikasikan saat tanam atau
sebelum tanam.
Kalium Sulfat: Dibuat melalui pencampuran kalium khlorida dengan
magnesium sulfat. Meski memerlukan lebih banyak biaya, ia
mengandung 48 hingga 52 persen K2O, bersifat mudah larut dalam
air dan tersedia bagi tanaman. Dapat diaplikasikan setiap saat
setelah tanam, tetapi tidak boleh dicampurkan pada benih. Lebih
baik dari kalium muriat bagi tanaman tembakau, lombok, kentang,
dan buah-buahan, bila menginginkan kualitas prima.
Sumber Kalium Lain: Abu kayu, abu kotoran ternak, hancuran
dedaunan, batang tembakau dan eceng gondok (water hyacinth);
tergolong sumber kalium indigenous. Abu kayu tidak tercuci
mengandung 5 hingga 6 persen kalium dalam bentuk kalium
karbonat (bersifat alkalin), 1 hingga 2 persen fosfor oksida dan 25
hingga 30 persen kapur (CaO). Kalium karbonat dalam abu kayu
mengurangi kemasaman tanah sebagai kapur. Kulit kacang tanah
(groundnut shell), sekam padi (paddy husk) dan abu ampas tebu
(bagasse) yang berlimpah di sekitar penggilingan padi dan pabrik
gula, mengandung kalium dan sejumlah fosfor oksida. Batang
tembakau giling mengandung 2 hingga 3 persen nitrogen dan 6
hingga 10 persen kalium dalam bentuk cepat tersedia. Eceng gondok
berlimpah sebagai gulma dalam kolam air tawar di Bengal, Assam,
Tripura dan Malabar (Kerala). Bila dikeringkan, ia mengandung 1
persen nitrogen, 4 persen kalium dan sedikit fosfor.Amandemen
Tanah. Kapur umumnya digunakan untuk mengatasi masalah
kemasaman tanah, memperbaiki kondisi fisik tanah dan membantu
aktivitas jasad mikro. Hal sama, gipsum digunakan mereklamasi
tanah 'alkalin' lahan bekas laut atau memperbaiki struktur tanah liat
berat. Kesemua ini disebut amandemen tanah.
236
Pupuk Kompon. Pupuk kompon mengandung bahan nutrisi ganda,
menyuplai dua atau tiga hara bersamaan. Bila unsur nitrogen dan
fosfor rendah dalam tanah, maka dapat digunakan pupuk kompon,
misalnya amofos yang mengandung 16 persen N dan 20 persen
P2O5. Kandungan unsur berbagai pupuk kompon (lihat Tabel 5).
Pupuk Campur. Pupuk campur mengandung dua atau lebih bahan
pupuk pada porsi yang tepat, bisa disesuaikan dengan kondisi
defisiensi hara, lebih imbang, dan dalam pengaplikasiannya hanya
butuh sedikit pekerja dibandingkan pupuk tunggal yang diberikan
sendiri-sendiri. Bila campuran mengandung semua tiga unsur utama
(N, P dan K), maka disebut sebagai pupuk komplit.
Beberapa pabrik membuat campuran khusus untuk tanaman
tertentu, misalnya gandum, tebu, padi, kentang, buahan dan
sayuran. Nama dagang seperti Amofos, Nicifos dan Nitrochalk
dikembangkan untuk produk khusus. Di negara di mana insektisida,
fungisida dan herbisida, seperti DDT, BHC dan garam air raksa atau
tembaga dan 2,4-D, kadang-kadang dicampurkan dalam pupuk. Bila
tidak ada biaya untuk membeli pupuk kompon, maka dapat
dilakukan pencampuran pupuk tunggal, asal diramu pada porsi yang
benar. Pembuatan pupuk campuran membutuhkan pengetahuan
tentang sifat perilaku dan reaksi senyawa bahan tunggal pada
kondisi iklim dan tempat penyimpanan. Bagaimanapun pembuatan
pupuk campuran di lapangan atau di rumah, harus hati-hati untuk
mengantisipasi tidak terjadi reaksi, reaksi
in-kompatibel,
pencampuran mengakibatkan hilangnya beberapa unsur pupuk
menjadi gas, perubahan hara larut menjadi tidak larut, atau
menyebabkan terjadi penggumpalan. Sebelum pencampuran
dilakukan, maka perlu diketahui informasi berikut:
237
Pupuk/Bahan Pupuk yang tidak Boleh Dicampurkan
1
2
3
4
5
6
Amonium sulfat, amonium khlorida, pupuk amoniak lain dan
pupuk organik nitrogen dengan kapur.
Natrium nitrat atau Kalium nitrat dengan Superfosfat.
Kapur-Nitro derngan Superfosfat atau Kapur.
Amonium sulfat-nitrat dengan Kapur.
Urea dengan Superfosfat.
Superfosfat dengan Kapur atau Kalsium karbonat atau abu
kayu.
Amonium nitrat adalah bahan kimia mudah meledak dan
berbahaya bila dilakukan pencampuran. Campuran mengandung
nitrat lain harus dibuat hanya dalam jumlah tertentu yang digunakan
secara tepat, cepat, dan hati-hati. Bahan mudah menyerap air,
sehingga sulit disimpan dengan baik. Tepung tulang, kalium sulfat,
dan kalium muriat dapat dicampurkan secara aman dengan semua
jenis pupuk. Petunjuk atau informasi tentang metode pencampuran,
agar konsultasi dengan Fakultas Teknologi Pertanian atau
Departemen Pertanian.
Cara dan Waktu Aplikasi Pupuk
Pupuk organik padat harus diaplikasikan sebelum tanam,
karena itu perombakan awal harus dilakukan sebelum benih
berkecambah. Kegagalan aplikasi sebelum tanam, kemungkinan
karena pupuk diaplikasikan sebelum benih tumbuh stabil. Bentuk
pupuk terbaik adalah tepung; aplikasi harus diikuti kelembaban
tanah yang cukup dan perombakan berjalan cepat. Dalam hal pupuk
anoganik, untuk pupuk kalium dan fosfat aplikasi terbaik dilakukan
sebelum tanam atau pindah tanam. Pupuk nitrogen dapat
diaplikasikan saat tanam maupun setelah tanam. Aplikasi split
khusus untuk pupuk nitogen dilakukan pada tanaman beririgasi atau
tanaman di daerah bercurah hujan tinggi.
238
Aplikasi pupuk sebelum tanam harus disebar rata dan
dibenamkan ke dalam tanah. Dalam hal pupuk mengandung fosfat
larut, aplikasi dilakukan pada jarak 2.5 hingga 5 cm di bagian kiri
kanan baris tanaman dengan kedalaman10 hingga 15 cm, lalu
ditutupi tanah untuk mengurangi fiksasi fosfat. Juga praktek yang
baik dilakukan dengan cara mencampurkan superfosfat dengan
manur lahan pertanian (farmyard manure) sebanyak 18 hingga 22 kg
setiap ton sebelum diaplikasikan. Amonium sulfat diaplikasikan
setelah ada tanaman dan tidak boleh saat kondisi daun basah.
Aplikasi untuk tanaman beririgasi, harus segera diikuti pemberian
air. Untuk tanaman pohon buahan, pupuk diaplikasikan ke tanah
seputar proyeksi tajuk, sesuai perkembangan pertumbuhan.
Di negara-negara maju, pupuk biasanya diaplikasikan dengan
bantuan mesin berbagai jenis dan kadang-kadang menggunakan
pesawat terbang seperti helikopter. Kombinasi -tanaman, pupuk,
dan penyebaran- perlu disesuaikan bila pupuk diberikan dalam
barisan saat tanam.
Diagnosis Kebutuhan Pupuk
Ada empat metode penetapan kebutuhan pupuk suatu tanah,
yaitu: (i) percobaan lapangan, (ii) uji pot, (iii) uji biologis, dan (iv) uji
kimia. Percobaan lapangan, bersifat sebagai metode yang lebih
nyata, tetapi memerlukan waktu dan biaya, dilakukan terutama oleh
para peneliti dan organisasi peneliti lapangan.
Petani yang menginginkan hasil suatu percobaan lapangan yang
valid untuk dijadikan landasan penentuan kebutuhan pupuk di lahan
mereka, perlu minta nasihat pada para ahli agronomi.
Percobaan pot, memungkinkan melakukan percobaan pemupukan
dalam jumlah banyak, pada tempat terbatas, dan dalam waktu relatif
singkat. Bagaimanapun, kondisi pengujian berbeda dengan di
lapangan, hasilnya tidak selalu dapat langsung diaplikasikan skala
luas di lapangan.
239
Uji Biologis, berkaitan dengan pertumbuhan benih atau bentuk
tanaman tingkat rendah lain, seperti bakteri dan fungi, di bawah
kondisi khusus dan studi pertumbuhan relatif mereka atau
kandungan hara yang dibutuhkan. Prediksi suatu uji jaringan
tanaman untuk nitrat dan unsur hara lain menunjukkan
kecenderungan prediksi kebutuhan tanaman terutama tanaman
pangan berbeda. Metode ini bersifat lambat dan memerlukan biaya
besar sehingga tidak selalu dapat dipraktekkan.
Analisis kimia tanah dan tanaman yang tumbuh di tanah,
merupakan metode modern untuk menentukan status kesuburan
tanah. Analisis tertentu memberikan informasi relatif tentang
kelebihan atau kekurangan unsur-unsur bagi tanaman, tetapi tidak
memberikan indikasi tentang kuantitas yang tepat tentang pupuk
yang akan diaplikasikan untuk mengatasi defisiensi dengan baik.
Bagaimanapun, suatu metode dapat digunakan untuk suatu tujuan
bila hasilnya dikorelasikan dengan hasil penelitian lapangan.
Uji cepat tanah, telah dilakukan di semua daerah dan fasilitasnya
dapat diperoleh. Percobaan lapangan pun jumlahnya banyak,
dilakukan setiap tahun pada berbagai jenis tanaman dan tanah
berbeda.
Hasil-hasil percobaan lapangan, bila dikalibrasi dengan uji cepat,
akan memberikan gambaran status perharaan dalam tanah
berikutnya; ini akan menjadi petunjuk berharga bagi para petugas
penyuluh dalam menyampaikan saran kepada petani tentang
praktek pemupukan.
Gejala defisiensi, pada tanaman kadang-kadang mampu
memberikan petunjuk kemungkinan mengatasi defisiensi dalam
tanah. Namun, diagnosis defisiensi yang benar membutuhkan
pengalaman yang luas. Lebih jauh, beberapa simptom pada tanaman
menunjukkan penampakan aktual defisiensi unsur hara dalam tanah.
240
Bagaimanapun, defisiensi tanah tertentu harus didiagnose
dan dilakukan seawal mungkin dengan memperhatikan tujuantujuan lain.
Jumlah Aplikasi Pupuk.
Di negara daratan seperti India, di mana kondisi varietas dan
iklim beragam, tidak mudah menentukan dosis optimum jenis pupuk
untuk tanaman tertentu yang umum bagi semua daerah. Setiap
daerah punya penelitian 50 tahun-an dan infomasi kebutuhan pupuk
spesifik lokasi. Namun, untuk praktek pupuk khusus dalam
hubungan dengan jenis tanaman dan tanah, dilakukan konsultasi
dengan Departemen Pertanian.
Faktor Konversi untuk Menentukan Jumlah Pupuk
Untuk menetapkan jumlah pupuk dari rekomendasi tingkat
aplikasi N, P atau K, atau sebaliknya, digunakan faktor konversi
berikut:
Faktor Konversi untuk Menentukan Jumlah Pupuk
Jenis Unsur/Senyawa
Nitrogen
Nitrogen
Nitrogen
Nitrogen
Nitrogen
Fosfor oksida (P2O5)
Fosfor oksida (P2O5)
Fosfor oksida (P2O5)
Fosfor oksida (P2O5)
Kalium (K2O)
Kalium (K2O)
Amonium sulfat
Natrium nitrat
Urea
Amonium sulfat nitrat
Amonium khlorida
Kalikan
dengan
4.854
2.222
3.846
4.000
3.030
6.250
12.222
2.857
5.000
1.666
2.000
.206
0.155
0.450
0.260
0.250
241
Jenis Pupuk
Amonium sulfat
urea
Amonium sulfat nitrat
Amonium khlorida
Amonium nitrat
Superfosfat, single
Superfosfat, double
Dikalsium fosfat
Tepung tulang, mentah
Kalium muriat
Kalium sulfat
Nitrogen
Nitrogen
Nitrogen
Nitrogen
Nitrogen
Amonium nitrat
Superfosfat, dobel
Dikalsium fosfat
Tepung tulang, mentah
Kalium muriat
Kalium sulfat
0.330
0.450
0.350
0.200
0.600
0.500
Nitrogen
Fosfor oksida (P2O5)
Fosfor oksida (P2O5)
Fosfor oksida (P2O5)
Kalium (K2O)
Kalium (K2O)
Kebijakan Pemerintah tentang Penggunaan Pupuk. Perlu
diperhatikan agar supaya memperoleh respon terhadap pupuk yang
aman, tanaman harus segera diairi pada interval tertentu begitu
dilakukan aplikasi pupuk. Respon tanaman pada kondisi basah dan
setengah kering biasanya tidak diketahui atau relatif kecil. Hal ini,
merupakan cara melindungi penggunaan pupuk kimia terutama
pada lahan beririgasi tidak tergantung cura hujan.Perlu disadari
bahwa keuntungan maksimum dari penggunaan pupuk tergantung
pada banyak faktor, seperti sifat tanah, jenis pertumbuhan tanaman,
iklim (dalam hubungan dengan tanah, jenis pertumbuhan tanaman),
harga pupuk, harga produk di pasar dan sebagainya. Semua faktor
tersebut harus dipertimbangan secara ekonomis.
Penggunaan pupuk juga mengikuti 'law of diminishing return'.
Artinya laju peningkatan hasil tanaman menurun hingga titik
tertentu. Titik merupakan pencapaian dalam hal jumlah pupuk yang
digunakan, dan konsekuensi nilai penambahan hasil akhir menjadi
berkurang dari biaya pupuk. Biasanya, aplikasi pupuk yang lebih
kecil menghasilkan prosentase peningkatan hasil lebih besar
daripada aplikasi lebih banyak. Dapat pula dikemukakan bahwa
suplai unsur hara yang cukup hanya merupakan satu faktor yang
menentukan hasil tanaman dan bahwa aplikasi pupuk tidak berarti
selalu akan mengatasi defisiensi unsur hara. Perhatian sama harus
dilakukan terhadap tanah lain dan praktek pengelolaan untuk
menjamin pengolahan yang baik, drainase yang lancar, kebutuhan
reaksi tanah, konversi tanah, penggunaan lahan yang baik, rotasi
tanaman yang sesuai, bahan orgaik yang cukup dalam tanah dan
aktivitas jasad mikro yang memuaskan. Masing-masing peran akan
berpengaruh penting dalam menentukan akhir produksi.
Pengabaian satu atau lebih dari faktor penentu akan berpengaruh
242
terhadap penurunan hasil dan mengkreasi kebutuhan pemupukan
lebih berat. Akhirnya, pemupukan tidak boleh hanya imbang di
antara pupuk, tetapi juga harus dirancang agar berpengaruh baik
terhadap penggunaan lahan yang tepat dan pengelolaan tanah yang
menguntungkan.
243
Bab 10. Penutup
Pengetahuan tentang dasar-dasar kesuburan tanah penting
dalam memahami dan mengerti proses yang terjadi dalam tanah,
perubahan setelah campur tangan manusia, serta kiat pencegahan
dan perbaikan bila terjadi degradasi.
Referensi pengalaman praktikal negara luar bermanfaat
sebagai bahan pembanding, pemacu dan pendorong percepatan
kemajuan. Namun bila akan mengadopsi teknologi dari negara luar,
maka terlebih dulu perlu dikaji dan dipertimbangkan secara
seksama, disesuaikan dengan kondisi di negara kita.
Jangan terulang pengalaman pahit seperti penerapan
program ‘revolusi hijau’ yang berdampak negatif terhadap lahan
sawah, sampai saat ini masih terasa. Budidaya padi sawah intensif di
pulau Jawa disinyalir telah mengalami ke-tidak-imbangan perharaan
disertai pencemaran lahan.
244
DAFTAR PUSTAKA
Anonimous. 1983. Studi tata pengadaan dan penggunaan serta
dampak kapur terhadap pendapatan petani dalam rangka
pengembangan lahan kering di daerah transmigrasi.
Team Fakultas Pertanian, IPB, Bogor.
Anthoni, J. F. 2000. Seafriends - Soil fertility. Revised: 20010527.
http://www.seafriends.org.nz/enviro/soil/fertile.htm#
Barber, S.A. 1976. Efficient pupuk use. Agron. Res. for Food. Amer.
Soc. of Agron. Spec. Publ. No. 26.
Brady, N.C. 1974. The Nature and Properties of Soils. New York.
Chang, S.C. 1971. Chemistry of paddy soils. Food and Pupuk Tech.
Center. ASPAC, Ext. Bull. No. 17.
Chapman, S.R. dan L.P. Carter. 1976. Crop Production, Principle
and Practices. W.H. Freeman and Company.
Chrisworld. Soil Fertility & Fertilizer Use. 19… Vermicompost for
Sugarcane
–
New
Experiment.
Http://www.chrishiworld.com/default.asp
Darryl, W., J. Dahl, L. Jacobs, dan C. Laboski. 2004. Fertilizer
Recommendations for Field Crops in Michigan.
Department of Crop and Soil Sci., Mich. State Univ. Ext.
Bul. E2904.
Denmead, O.T. dan R.H. Shaw. 1960. The effects of soil moisture
stress at different stages of growth on the yield of corn.
Agron. J. 52:272-277.
Doorenbos, J. dan A.H. Kassam. 1979. Yield response to water.
Irrigation and Drainage Paper, No. 3. FAO-Rome.
245
Doorenbos, J. dan Pruitt. 1977. Guidelines for predicting crop
water requirements. FAO-Rome.
Downey, L. 1971. How much water does Maize need. The Agric.
Gaz. of New South Wales.
Epstein, E. 1972. Mineral Nutrition of Plants: Principles and
Perspectives. Wiley Eastern Limited. New Delhi.
Herrera, E. 2000. College of Agriculture and Home Economics. New
Mexico State University. Soil Analysis - Panduan A- 12.
http://www.tutorvista.com
Hagan, R.M. 1976. Water management: Some effects of new
societal attitudes. Agron. Res. for Food, ASA Spec. Bull.
No. 26.
Hiler, E.A. dan R.N. Clark. 1971. Stress day index to characterize
effect of water stress on crop yield. Transaction in the
tropic. pp. 447-452.
Home, James. 1995. Chemistry of Soils. Soil Science (SOIL) 702/802
(revised
Jan
1998).
http://pubpages.unh.edu/~harter/soil702.html
Killham, Ken. 1994. Soil ecology, with electron micrographs by
Ralph Foster, CSIRO Div. of Soils. Cambridge Univ. Press.
242 p.
Madiadipoera, T. 1976. Endapan bahan kalium di Indonesia. Kalium
dan Tanaman Pangan, Problem dan Prospek. Ed. Khusus
No.2, LPPP-Bogor.
Mengel, K,. dan E.A. Kirkby. 1982. Principles of Plant Nutrition.
Intern. Potash Inst. Switzerland, 655 p.
Mitchell, R.L. 1964. Trace elements in soils, p. 320-368. In E. Bear
(ed), Chemistry of the Soil. Second Ed. Oxford & IBH
Publ. Co., New Delhi.
246
Isaac, R.A. dan J.D. Kerber. 1971. Atomic absorption and flame
photometry: Techniques and uses in soil, plant, and water
analysis. In L.M. Walsh (ed), Instrumental methods for
analysis of soils and plant tissue. Soil Sci. Soc. of Amer.,
Inc. Ma., Wisc. USA.
Krauskopf, K.B. 1979. Introduction to Geochemistry. Int. Stu. Ed.
McGraw-Hill Kogakusha, Ltd. Tokyo.
Landon, J.R. (ed). 1984. Booker Tropical Soil Manual. Booker
Agric. Intern. Ltd.
Liu, Zhi-guang. 1985. Oxidation reduction potential, p. 1-26, in Yu
Tianren (ed), Physical Chemistry of Paddy Soils. Sci.
Press, Beijing, p. 17.
Loughnan, F.C. 1969. Chemical Weathering of the Silicate Minerals.
American Elsevier Publ. Co., Inc. New York.
Noggle, G.R. dan G.J. Fritz. 1977. Introductory Plant Physiology.
Okajima, H. 1975. The physiology of Besi and mangan in plants. In
The Significant of Minor Elements on Plant Physiology.
Food and Fert, Tech, Center, ASPAC, Taipei, Taiwan. pp.
1-29.
Pasandaran, E. dan C.D. Taylor (eds.). 1984. Irigasi, Perencanaan dan
Pengelolaan. Yayasan Obor Indonesia, PT Gramedia,
Jakarta.
Parr, J.F.
1969.
Nature and significance of anorganik
transformations in tile drain soils. Soil Fert. 32(5):411-415.
Ponnamperuma, F.N. 1964. Problems rice soils. A Paper Presented
at Intern. Rice Res. Con., IRRI, Los Banos, Laguna, The
Philippines.
Resh, H.M. 1978. Hydrophonic Food Production. A Definitive
Guidebook of Soilless Food Growing Methods.
247
Woodbridge Press Publ. Co., Santa Barbara, California
93111.
Soepardi, G.
1977.
Masalah kesuburan tanah dan cara
penyelesaiannya (diktat). Departemen Ilmu-ilmu Tanah,
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Soepardi, G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Departemen Ilmu-ilmu
Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Soepardi, G.
1985.
Menuju pemupukan berimbang guna
meningkatkan jumlah dan mutu hasil pertanian. Dit.
Penyuluhan Tanaman Pangan, Dir. Jen. Pert. Tan. Pangan,
Deptan., Jakarta.
Stevenson, F.J. 1986.
Cycles of Soil.
Carbon, Nitrogen,
Phosphorous, Sulfur, Micronutrients.
A WileyInterscience Publ. John Wiley & Sons. New York, p. 39.
Suhardjo, H. 1973. Perubahan sifat kimia dari tanah dipersawahkan.
News Letter - SSSI 3(3).
Stoker, R. 1974. Effect water stress on dwarf beans at different
phase of growth. New Zealand J. of Exp. Agric. 2:13-15.
Sulivan, Preston. 2004. Sustainable Soil Management. NCAT Agric.
Spec.
ATTRA
Pub.
31
p.
(http://attra.ncat.org/attra.pub/PDF/soilmgmt.pdf).
Tangkuman, F. 1975. Influence of water stress on soybean yield.
Central Res. Inst. for Agric., Bogor, Indonesia.
Taylor, H.M., W.R. Jordan, dan T.R. Sinclair. 1983. Limitations to
efficient water use in crop production. Amer. Soc. of
Agron., Ma., Wisc., USA.
Tisdale, S.L. dan W.L. Nelson. 1975. Soil Fertility and Fertilizer.
McMillan Publ. Co., Inc. New York.
248
Tobing, E.L. 1976. Pemupukan tanaman teh di Simalungun,
Sumatera Utara, Warta BPTK 2(3/4):241-256.
Turner, A.K., S.T. Willat, J.H. Wilson, dan G.J. Jobling. 1984. Soil
Water Management, Can- berra.
Viets Jr., F.G. 1962. Pupuk and the eficient use of water. In A.G.
Norman (ed). Adv. in Agron. Vol. 14.
Vlamis, J. 1953. Acid soil fertility as related to soil solution and solid
phase effects. Soil Sci. 75:383-394.
Wibowo, Z.S. dan U. Verstrijden. 1976. Nilai baku kadar unsur hara
daun teh. Warta BPTK 2(3/4):305-316.
Wiesner, C.J. 1970. Climate, Irrigation and Agriculture. Angus and
Robertson Co., New York.
Wittwer, S.H., M.J. Bukovac, dan H.B. Tukey. 1957. Advances in
foliar feeding of plant nutrients. In Pupuk Technology and
Usage.
Wood L.K. dan E.E. deTurk. 1941. The absorption of Kalium in soils
in non-replaceable forms. Soil Sci. Soc. Amer. Proc.
5:152-161.
249
